[go: up one dir, main page]

RU2194792C2 - Quick-cutting steel - Google Patents

Quick-cutting steel Download PDF

Info

Publication number
RU2194792C2
RU2194792C2 RU2000129172A RU2000129172A RU2194792C2 RU 2194792 C2 RU2194792 C2 RU 2194792C2 RU 2000129172 A RU2000129172 A RU 2000129172A RU 2000129172 A RU2000129172 A RU 2000129172A RU 2194792 C2 RU2194792 C2 RU 2194792C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
quick
nitrogen
tungsten
cutting steel
molybdenum
Prior art date
Application number
RU2000129172A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2000129172A (en
Inventor
С.С. Ильин
Е.Д. Волков
Д.И. Гришин
О.В. Савченко
Original Assignee
Государственный космический научно-производственный центр им. М.В.Хруничева
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственный космический научно-производственный центр им. М.В.Хруничева filed Critical Государственный космический научно-производственный центр им. М.В.Хруничева
Priority to RU2000129172A priority Critical patent/RU2194792C2/en
Publication of RU2000129172A publication Critical patent/RU2000129172A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2194792C2 publication Critical patent/RU2194792C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: quick-cutting steel comprises following components used in the ratio of, wt%: carbon 0.95-1.2; manganese 0.4-0.5; silicon 0.3-0.6; sulfur 0.0015-0.025; phosphor 0.025-0.020; chromium 3.8-4.3; nickel 0.3-0.5; tungsten 17.0-18.0; vanadium 1.0-2.0; molybdenum 0.8-1.0; zirconium 1.9-2.0; nitrogen 2.1-2.2; iron the balance. Quick-cutting steel is free from alloying element-cobalt and is used for manufacture of metal cutting tools and hot deformation dies. EFFECT: increased operational strength by enhanced red hardness and reduced manufacture cost. 1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к области металлургии, а именно к сплавам на основе железа, и может найти применение при изготовлении металлорежущего инструмента, используемого для механической обработки трудно обрабатываемых материалов и штампов горячего деформирования, работающих в тяжелых условиях. The invention relates to the field of metallurgy, in particular to iron-based alloys, and can find application in the manufacture of metal-cutting tools used for machining difficult-to-work materials and hot deformation dies working in difficult conditions.

Из патентной литературы известна "Быстрорежущая сталь" по патенту 2025531, МКИ С 23 С 38/14, содержащая углерод (0,01-0,1)%, никель (12-22)%, вольфрам (5-13)%, молибден (0,01-3)%, титан (0,01-3)%, кобальт (0,01-10)%, алюминий (0,01-3)%, азот (0,3-2)% и железо остальное. Known from the patent literature is "High-speed steel" according to patent 2025531, MKI C 23 C 38/14, containing carbon (0.01-0.1)%, nickel (12-22)%, tungsten (5-13)%, molybdenum (0.01-3)%, titanium (0.01-3)%, cobalt (0.01-10)%, aluminum (0.01-3)%, nitrogen (0.3-2)% and iron rest.

Недостаток этой быстрорежущей стали заключается в том, что она содержит большое суммарное количество дорогостоящего вольфрама и кобальта, что, кроме того, повышает хрупкость инструмента, а азот в указанном количестве приводит к образованию пор и раковин, нарушает пластичность, увеличивает трещины. The disadvantage of this high-speed steel is that it contains a large total amount of expensive tungsten and cobalt, which, in addition, increases the fragility of the tool, and nitrogen in the specified amount leads to the formation of pores and shells, violates ductility, and increases cracks.

Прототипом предлагаемой быстрорежущей стали можно считать быстрорежущую сталь Р18К5Ф2 (Химушин Ф.Ф. Материалы в машиностроении. Т. 3. - М.: Машиностроение, 1968, с. 350), содержащую следующие компоненты:
Углерод - 0,85-0,95
Хром - 3,8-4,4
Вольфрам - 17,0-18,5
Молибден - Не более 1,0
Ванадий - 1,8-2,4
Кобальт - 5,0-6,0
Кремний - Не более 0,5
Марганец - Не более 0,5
Никель - Не более 0,4
Сера - Не более 0,03
Фосфор - Не более 0,035
Недостаток заключается в низкой красностойкости, хрупкости, инструмент быстро изнашивается, а при обработке трудно обрабатываемых материалов, особенно при черновой обработке, нельзя выдержать требуемые скорости резания и подачи.
The prototype of the proposed high-speed steel can be considered high-speed steel R18K5F2 (Himushin F.F. Materials in mechanical engineering. T. 3. - M .: Mechanical engineering, 1968, p. 350), containing the following components:
Carbon - 0.85-0.95
Chrome - 3.8-4.4
Tungsten - 17.0-18.5
Molybdenum - Not more than 1.0
Vanadium - 1.8-2.4
Cobalt - 5.0-6.0
Silicon - Not more than 0.5
Manganese - Not more than 0.5
Nickel - No more than 0.4
Sulfur - Not more than 0.03
Phosphorus - Not more than 0.035
The disadvantage is low red resistance, brittleness, the tool wears out quickly, and when machining difficult-to-process materials, especially when roughing, the required cutting and feed rates cannot be maintained.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, - повышение эксплуатационной стойкости путем повышения красностойкости, снижения себестоимости изготовления и сокращения легирующего элемента - кобальта. The problem to which the invention is directed is to increase the operational stability by increasing the red resistance, reducing the manufacturing cost and reducing the alloying element - cobalt.

Поставленная задача решается тем, что быстрорежущая сталь, содержащая углерод, хром, молибден, вольфрам, ванадий, кремний, марганец, никель, серу, фосфор и железо, дополнительно содержит цирконий и азот при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод - 0,95-1,20
Хром - 3,8-4,30
Молибден - 0,8-1,0
Вольфрам - 17,0-18,0
Ванадий - 1,0-2,0
Марганец - 0,4-0,5
Кремний - 0,3-0,6
Сера - 0,0015-0,025
Фосфор - 0,025-0,020
Хром - 3,8-4,3
Никель - 0,3-0,5
Цирконий - 1,9-2,0
Азот - 2,1-2,2
Железо - Остальное
Пример.
The problem is solved in that the high-speed steel containing carbon, chromium, molybdenum, tungsten, vanadium, silicon, manganese, nickel, sulfur, phosphorus and iron, additionally contains zirconium and nitrogen in the following ratio of components, wt.%:
Carbon - 0.95-1.20
Chrome - 3.8-4.30
Molybdenum - 0.8-1.0
Tungsten - 17.0-18.0
Vanadium - 1.0-2.0
Manganese - 0.4-0.5
Silicon - 0.3-0.6
Sulfur - 0.0015-0.025
Phosphorus - 0.025-0.020
Chrome - 3.8-4.3
Nickel - 0.3-0.5
Zirconium - 1.9-2.0
Nitrogen - 2.1-2.2
Iron - Else
Example.

Быстрорежущую сталь получают следующим образом. High speed steel is prepared as follows.

В шихту быстрорежущей стали, состоящую из феррохрома среднеуглеродистого (ГОСТ 4757-91), ферромолибдена (ГОСТ 4759-91), ферровольфрама (ГОСТ 17293-93), феррованадия (ТУ 14-5-98-78), ферромарганца (ГОСТ 4755-91), феррохром азотистого (ГОСТ 4757-79), плавикового шпата (ГОСТ 4421-73), ферросиликоцирконий (ТУ 14-5-83-77), алюминия, добавляют электрод из стали У7-У8. In the mixture of high-speed steel, consisting of medium-carbon ferrochrome (GOST 4757-91), ferromolybdenum (GOST 4759-91), tungsten (GOST 17293-93), ferrovanadium (TU 14-5-98-78), ferromanganese (GOST 4755-91 ), nitro ferrochrome (GOST 4757-79), fluorspar (GOST 4421-73), ferrosilicon zirconium (TU 14-5-83-77), aluminum, an electrode made of U7-U8 steel is added.

Куски ферросплавов размерами более 10-15 мм в поперечнике необходимо раздробить. Pieces of ferroalloys larger than 10-15 mm in diameter must be crushed.

Процесс переплава шихты происходит методом электрошлакового кокильного литья. The process of remelting the mixture occurs by electroslag chill casting.

Перед плавкой расходуемый электрод из стали марки У7, У8 необходимо закрепить в инвентарной головке, провести корректировку его положения относительно рабочей полости плавильной емкости, опустить нерасходуемый электрод до соприкосновения с подовым электродом плавильного тигля и проверить наличие их контакта. Before melting, the consumable electrode made of U7, U8 steel must be fixed in the inventory head, its position relative to the working cavity of the melting tank must be adjusted, the non-consumable electrode must be lowered until it contacts the hearth of the melting crucible, and their contact is checked.

После этого надо засыпать в плавильную емкость рассчитанное количество шихты, добавить флюс - плавиковый шпат, а затем начать процесс переплавки. После выплавки проводят термическую обработку. After this, it is necessary to fill in the calculated amount of the charge in the melting tank, add flux - fluorspar, and then start the remelting process. After smelting, heat treatment is carried out.

После термической обработки при температуре закалки (1290 ± 5)oС (зерно 10-11) и трехкратного отпуска при (560 ± 10)oС быстрорежущая сталь приобретает следующие свойства: твердость HRCэ 69-70 при достаточной вязкости, микроструктура - мелкоигольчатый мартенсит, хорошая шлифуемость, красностойкость 640oС, выдержка 4 ч.After heat treatment at a quenching temperature (1290 ± 5) o С (grain 10-11) and three times tempering at (560 ± 10) o С, high-speed steel acquires the following properties: hardness HRC e 69-70 with sufficient viscosity, microstructure - fine needle martensite , good grindability, redness 640 o C, exposure 4 hours

Это объясняется совместным влиянием ферромарганца азотистого ФХН - 600 и циркония. Азот в сплаве присутствует в растворимых в аустените карбидных фазах М23(С, N)6, M6(C,N). Нитрид Zr (N, C) и карбонитрид Zr (C, N), имея высокую температуру плавления, в качестве эффективного модификатора измельчают зерно литого сплава, способствуя образованию эвтектики более тонкого строения, задерживают рост зерна при нагреве для закалки. Это позволяет предупредить разнозернистость и на 10-20•С повысить температуру закалки на мелкое зерно N 10-11.This is due to the combined effect of ferromanganese nitrous FNN - 600 and zirconium. Nitrogen in the alloy is present in the austenite-soluble carbide phases M 23 (C, N) 6 , M 6 (C, N). Nitride Zr (N, C) and carbonitride Zr (C, N), having a high melting point, grind the cast alloy grain as an effective modifier, contributing to the formation of a finer eutectic, inhibit grain growth during heating for quenching. This allows to prevent heterogeneity and by 10-20 • C to increase the quenching temperature for fine grain N 10-11.

При нагреве для закалки часть азота переходит в раствор, а при отпуске выделяется в карбонитридные фазы. Это способствует усилению дисперсионного твердения, увеличивает устойчивость против обратного разупрочнения, повышает вторичную твердость на 2-3 HRCэ, красностойкость на 10-15oС и износостойкость, что в свою очередь улучшает режущие свойства.When heated for quenching, part of the nitrogen passes into the solution, and during tempering it is released into the carbonitride phases. This enhances the dispersion hardening, increases resistance against reverse softening, increases secondary hardness by 2-3 HRC e , red resistance by 10-15 o C and wear resistance, which in turn improves the cutting properties.

Растворы азота относятся к растворам внедрения, в предлагаемом быстрорежущем сплаве атомы азота располагаются между узлами кристаллической решетки карбидов хрома, вольфрама, молибдена, ванадия. Nitrogen solutions belong to interstitial solutions; in the proposed high-speed alloy, nitrogen atoms are located between the nodes of the crystal lattice of chromium, tungsten, molybdenum, and vanadium carbides.

Основной эффект воздействия межузельных атомов на механические свойства состоит в том, что они скапливаются на дислокациях и препятствуют их движению, вызывая упрочнение. The main effect of interstitial atoms on mechanical properties is that they accumulate on dislocations and impede their movement, causing hardening.

В результате легирования азотом прочность быстрорежущей стали возрастает на (50-60)% по сравнению со сталью Р18К5Ф2. As a result of alloying with nitrogen, the strength of high-speed steel increases by (50-60)% compared with steel R18K5F2.

Полученная таким образом быстрорежущая сталь по своим техническим требованиям соответствует ГОСТ 19265-73. Thus obtained high-speed steel according to its technical requirements complies with GOST 19265-73.

Сравнительный анализ опытных образцов быстрорежущей стали Р18К5Ф2 и предлагаемой приведен в таблице. Образцы закаливались при 1245-1290oС с интервалами 15oС, а выдержка назначалась из расчета 8 с на 1 мм сечения.A comparative analysis of the prototypes of high-speed steel R18K5F2 and the proposed one is given in the table. The samples were quenched at 1245-1290 o C at intervals of 15 o C, and exposure was assigned at the rate of 8 s per 1 mm section.

Каждая плавка быстрорежущей стали имеет свою температуру закалки, при которой она дает необходимую твердость и другие механические свойства, необходимые при работе режущего инструмента. Отклонения от этих температур приводят к снижению качества режущего инструмента: более высокие температуры приводят к перегреву, а низкие - к недостаточной твердости режущего инструмента. Each melting of high speed steel has its own quenching temperature, at which it gives the necessary hardness and other mechanical properties necessary for the operation of the cutting tool. Deviations from these temperatures lead to a decrease in the quality of the cutting tool: higher temperatures lead to overheating, and low temperatures lead to insufficient hardness of the cutting tool.

Быстрорежущий сплав, в который введены такие компоненты, как феррохром азотистый ФХН-600 и ферросиликоцирконий, существенно отличаются от существующих быстрорежущих сплавов повышенной вторичной твердостью, красностойкостью, а также в них уменьшается расход легирующих элементов. High-speed alloy, in which components such as nitrogen ferrochrome FN-600 and ferrosilicon zirconium are introduced, significantly differ from existing high-speed alloys with increased secondary hardness, red resistance, and the consumption of alloying elements is reduced in them.

Claims (1)

Быстрорежущая сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, серу, фосфор, хром, никель, вольфрам, ванадий, молибден и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит цирконий и азот при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Углерод - 0,95 - 1,20
Марганец - 0,4 - 0,5
Кремний - 0,3 - 0,6
Сера - 0,0015 - 0,025
Фосфор - 0,025 - 0,020
Хром - 3,8 - 4,3
Никель - 0,3 - 0,5
Вольфрам - 17,0 - 18,0
Ванадий - 1,0 - 2,0
Молибден - 0,8 - 1,0
Цирконий - 1,9 - 2,0
Азот - 2,1 - 2,2
Железо - Остальное
High-speed steel containing carbon, manganese, silicon, sulfur, phosphorus, chromium, nickel, tungsten, vanadium, molybdenum and iron, characterized in that it additionally contains zirconium and nitrogen in the following ratio, wt. %:
Carbon - 0.95 - 1.20
Manganese - 0.4 - 0.5
Silicon - 0.3 - 0.6
Sulfur - 0.0015 - 0.025
Phosphorus - 0.025 - 0.020
Chrome - 3.8 - 4.3
Nickel - 0.3 - 0.5
Tungsten - 17.0 - 18.0
Vanadium - 1.0 - 2.0
Molybdenum - 0.8 - 1.0
Zirconium - 1.9 - 2.0
Nitrogen - 2.1 - 2.2
Iron - Else
RU2000129172A 2000-11-22 2000-11-22 Quick-cutting steel RU2194792C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000129172A RU2194792C2 (en) 2000-11-22 2000-11-22 Quick-cutting steel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000129172A RU2194792C2 (en) 2000-11-22 2000-11-22 Quick-cutting steel

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2000129172A RU2000129172A (en) 2002-12-10
RU2194792C2 true RU2194792C2 (en) 2002-12-20

Family

ID=20242393

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000129172A RU2194792C2 (en) 2000-11-22 2000-11-22 Quick-cutting steel

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2194792C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2248053C1 (en) * 2003-06-20 2005-03-10 Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" Nuclear fuel granule simulator
RU2665642C1 (en) * 2018-03-02 2018-09-03 Юлия Алексеевна Щепочкина Iron-based alloy

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2011470A (en) * 1977-12-27 1979-07-11 Thyssen Edelstahlwerke Ag High-speed steels of tempering stability
US4318733A (en) * 1979-11-19 1982-03-09 Marko Materials, Inc. Tool steels which contain boron and have been processed using a rapid solidification process and method
SU1694684A1 (en) * 1989-12-25 1991-11-30 Предприятие П/Я Р-6286 Steel
RU2005806C1 (en) * 1991-12-20 1994-01-15 Василий Степанович Микульчик Quick-cutting steel
RU2012676C1 (en) * 1992-03-26 1994-05-15 Юлия Алексеевна Щепочкина High-speed steel
RU2012675C1 (en) * 1991-08-01 1994-05-15 Юлия Алексеевна Щепочкина High-speed steel
RU2025531C1 (en) * 1991-07-03 1994-12-30 Виктор Михайлович Кардонский High-speed steel

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2011470A (en) * 1977-12-27 1979-07-11 Thyssen Edelstahlwerke Ag High-speed steels of tempering stability
US4318733A (en) * 1979-11-19 1982-03-09 Marko Materials, Inc. Tool steels which contain boron and have been processed using a rapid solidification process and method
SU1694684A1 (en) * 1989-12-25 1991-11-30 Предприятие П/Я Р-6286 Steel
RU2025531C1 (en) * 1991-07-03 1994-12-30 Виктор Михайлович Кардонский High-speed steel
RU2012675C1 (en) * 1991-08-01 1994-05-15 Юлия Алексеевна Щепочкина High-speed steel
RU2005806C1 (en) * 1991-12-20 1994-01-15 Василий Степанович Микульчик Quick-cutting steel
RU2012676C1 (en) * 1992-03-26 1994-05-15 Юлия Алексеевна Щепочкина High-speed steel

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Материалы в машиностроении. Сталь Р18К5Ф2. Т. 3, Химушин Ф.Ф., М.: Машиностроение, 1968, с. 350. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2248053C1 (en) * 2003-06-20 2005-03-10 Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" Nuclear fuel granule simulator
RU2665642C1 (en) * 2018-03-02 2018-09-03 Юлия Алексеевна Щепочкина Iron-based alloy

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7045315B2 (en) Hot tool steel
CA2936549C (en) Stainless steel and a cutting tool body made of the stainless steel
JP2015193867A (en) high toughness hot work tool steel
US9090949B2 (en) Method for the production of tools made of alloyed steel and tools in particular for the chip-removing machining of metals
CN105970109A (en) High-performance hot work steel and preparation method thereof
JP4347763B2 (en) High temperature carburizing steel and method for producing the same
RU2194792C2 (en) Quick-cutting steel
JP6345945B2 (en) Powdered high-speed tool steel with excellent wear resistance and method for producing the same
JP2019116688A (en) Powder high speed tool steel
JP2013213277A (en) Method for manufacturing raw material of high-speed tool steel excellent in hot workability
RU2164961C2 (en) High-speed steel
CA3029542C (en) A steel for a tool holder
CN112011740B (en) A kind of high toughness and high hardness die steel and preparation method thereof
RU2487187C1 (en) Cast iron
KR100309729B1 (en) A high speed tool steel for cold and warm working having good toughness and high strength and manufacturing method thereof
RU2243283C2 (en) Quick-cutting steel
JPH0310047A (en) Free cutting steel for carburizing and quenching
KR20160142886A (en) Cold work tool steel
KR101657850B1 (en) Medium carbon free cutting steel having excellent hardenability and method for manufacturing the same
CN103789639A (en) Cobalt-free high-speed steel
RU2016128C1 (en) Cast die steel
SU1330202A1 (en) Tool alloy
SU1747531A1 (en) Tool alloy
JPH03111541A (en) Low-alloy high speed tool steel having high hardness and high toughness
SU1749310A1 (en) Low-carbon weld steel

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20121123