EA025921B1 - Low-alloyed, boron-containing steel for face-hardened parts - Google Patents
Low-alloyed, boron-containing steel for face-hardened parts Download PDFInfo
- Publication number
- EA025921B1 EA025921B1 EA201300886A EA201300886A EA025921B1 EA 025921 B1 EA025921 B1 EA 025921B1 EA 201300886 A EA201300886 A EA 201300886A EA 201300886 A EA201300886 A EA 201300886A EA 025921 B1 EA025921 B1 EA 025921B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- steel
- boron
- molybdenum
- hardenability
- chromium
- Prior art date
Links
Landscapes
- Gears, Cams (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии, а именно к конструкционным сталям с повышенными механическими свойствами и регламентированной прокаливаемостью, и может быть использовано при изготовлении зубчатых колес энергонасыщенных машин.The invention relates to metallurgy, namely to structural steels with increased mechanical properties and regulated hardenability, and can be used in the manufacture of gears of energy-saturated machines.
Материалы, применяемые для изготовления зубчатых колес трансмиссий, должны обладать высокой поверхностной твердостью для обеспечения сопротивления максимальным и длительно действующим контактным нагрузкам в условиях качения со скольжением, достаточную прочность и выносливость при изгибе зубьев при наличии концентрации напряжений у галтели зуба. Правильный выбор материала и соответствующих методов термообработки является одной из главных предпосылок, гарантирующих достижение требуемых эксплуатационных свойств деталей. Особенно это относится к высоконапряженным зубчатым колесам трансмиссий энергонасыщенной автотракторной техники.The materials used for the manufacture of gears of transmissions must have high surface hardness to provide resistance to maximum and long-term contact loads in sliding conditions with sliding, sufficient strength and endurance when bending teeth in the presence of stress concentration at the tooth fillet. The correct choice of material and appropriate heat treatment methods is one of the main prerequisites that guarantee the achievement of the required operational properties of parts. This applies especially to high-tension gears of transmissions of energy-saturated automotive machinery.
Важной характеристикой материала является прокаливаемость, которая характеризуется глубиной проникновения закаленной зоны, т.е. способностью стали воспринимать закалку на различной глубине от поверхности. Прокаливаемость зависит от содержания углерода, легирующих элементов в стали, размеров детали, температуры нагрева под закалку, скорости охлаждения закаливаемого изделия. Прокаливаемость увеличивают углерод, марганец, кремний, хром, никель, молибден, бор.An important characteristic of the material is hardenability, which is characterized by the penetration depth of the hardened zone, i.e. ability to perceive hardening at various depths from the surface. Hardenability depends on the carbon content, alloying elements in the steel, the dimensions of the part, the temperature of heating for hardening, the cooling rate of the hardened product. Hardenability is increased by carbon, manganese, silicon, chromium, nickel, molybdenum, boron.
Известно выполнение зубчатых колес из сталей 18ХГТ, 25ХГТ, 20ХГР, 20ХНР, 12ХНЗА, 20ХНЗА, 20Х2Н4А, 20ХГНР, 20ХГНМ по ГОСТ 4543-71. Сталь 20ХГНР после закалки с температуры 850°С в масле и низкого отпуска при 200°С имеет следующие механические свойства (ГОСТ 4543-71, табл. 6): предел текучести 1080 Н/мм2, временное сопротивление 1270 Н/мм2, относительное удлинение 10%, относительное сужение 50%, ударная вязкость 880 КДж/м2 Это наиболее высокие свойства из применяемых сталей. Известна также сталь16МпСгВ5 [1], содержащая, мас.%:It is known that the gears are made of steel 18KhGT, 25KhGT, 20KhGR, 20KhNR, 12KhNZA, 20KHNZA, 20Kh2N4A, 20KHGNR, 20KHGNM according to GOST 4543-71. Steel 20KHGNR after quenching from a temperature of 850 ° C in oil and low tempering at 200 ° C has the following mechanical properties (GOST 4543-71, table 6): yield strength 1080 N / mm 2 , temporary resistance 1270 N / mm 2 , relative elongation 10%, relative narrowing 50%, impact strength 880 KJ / m 2 These are the highest properties of the used steels. Also known steel 16MpSgV5 [1], containing, wt.%:
Углерод 0,14-0,19 Кремний <0,40 Марганец 1,00-1,30 Фосфор <0,035 Сера <0,035 Хром 0,80-1,10 Бор 0,0008-0,005 Железо - остальноеCarbon 0.14-0.19 Silicon <0.40 Manganese 1.00-1.30 Phosphorus <0.035 Sulfur <0.035 Chromium 0.80-1.10 Boron 0.0008-0.005 Iron - the rest
Вследствие того, что отсутствуют никель и молибден, не достигаются требуемые прокаливаемость и прочностные характеристики. Кроме того, в стали марки 16МпСгВ5 не регламентировано содержание алюминия, что может привести к короблению готовых изделий при химико-термической обработке, что в промышленных условиях является критичным.Due to the absence of nickel and molybdenum, the required hardenability and strength characteristics are not achieved. In addition, the aluminum content is not regulated in 16MpSgV5 steel, which can lead to warping of finished products during chemical-thermal treatment, which is critical in industrial conditions.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является сталь, выбранная в качестве прототипа [2] и содержащая, мас.%:The closest in technical essence and the achieved result is steel, selected as a prototype [2] and containing, wt.%:
Углерод 0,14-0,23 Марганец 0,9-1,40 Кремний 0,15-0,40 Сера 0,020-0,035 Хром 0,90-1,40 Никель 0,15-0,35 Молибден 0,05-0,12 Алюминий 0,02-0,05 Азот 0,005-0,015 Кальций 0,0004-0,0050 Бор 0,001-0,003 Кислород <0,0025 Олово <0,025 Титан <0,005Carbon 0.14-0.23 Manganese 0.9-1.40 Silicon 0.15-0.40 Sulfur 0.020-0.035 Chromium 0.90-1.40 Nickel 0.15-0.35 Molybdenum 0.05-0 12 Aluminum 0.02-0.05 Nitrogen 0.005-0.015 Calcium 0.0004-0.0050 Boron 0.001-0.003 Oxygen <0.0025 Tin <0.025 Titanium <0.005
Железо и неизбежные примеси - остальное, причем суммарное содержание марганца, хрома, никеля и молибдена находится в пределах 2,503,05 мас.%. В качестве примесей сталь регламентированно содержит фосфор < 0,025 мас.% и медь < 0,15 мас.%.Iron and inevitable impurities are the rest, with the total content of manganese, chromium, nickel and molybdenum being in the range of 2,503.05 wt.%. As impurities, steel contains phosphorus <0.025 wt.% And copper <0.15 wt.%.
Недостатками стали-прототипа являются повышенное содержание марганца, которое приводит к увеличению остаточного аустенита при цементации и появлению продуктов внутреннего окисления, что в конечном итоге снижает твердость упрочненного слоя, а следовательно, и сопротивление усталости шестерен. Кроме того, при повышенном содержании марганца в большей степени проявляется продольная волокнистость, которая приводит к ухудшению свойств в поперечном направлении и снижению ударной вязкости;The disadvantages of the steel of the prototype are the high content of manganese, which leads to an increase in residual austenite during cementation and the appearance of products of internal oxidation, which ultimately reduces the hardness of the hardened layer and, consequently, the fatigue resistance of gears. In addition, with a high content of manganese, longitudinal fibration is manifested to a greater extent, which leads to a deterioration in the properties in the transverse direction and a decrease in impact strength;
повышенное содержание хрома, которое приводит к появлению карбидов в цементованном слое,high chromium content, which leads to the appearance of carbides in the cemented layer,
- 1 025921 снижающих по данным авторов [3] сопротивление контактной усталости зубчатых колес трансмиссий энергонасыщенных машин;- 1,025,921 reducing, according to the authors of [3], the contact fatigue resistance of the gear wheels of transmissions of energy-saturated machines;
относительно невысокие значения предела текучести, приводящие к преждевременным выходам из строя деталей в процессе эксплуатации при ударных нагрузках;relatively low values of yield strength, leading to premature failure of parts during operation under shock loads;
недопустимо высокое содержание азота при отсутствии деазатирующих элементов, таких как цирконий и титан, предохраняющих бор от азотирования. Содержание титана в этом случае должно быть не менее 0,01 мас.%;unacceptably high nitrogen content in the absence of deazating elements, such as zirconium and titanium, which protect boron from nitriding. The titanium content in this case should be at least 0.01 wt.%;
отсутствуют кривые прокаливаемости, в связи с этим оценка прокаливаемости является факультативной, а сама прокаливаемость не регламентируется.there are no hardenability curves; therefore, hardenability assessment is optional, and hardenability itself is not regulated.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание низколегированной борсодержащей стали с повышенными прочностными характеристиками, увеличенными пределом выносливости и сопротивлением ударным нагрузкам, а также с прокаливаемостью, регламентированной для зубчатых колес с модулем от 4 до 8 мм.The problem to which the invention is directed is to create a low alloy boron-containing steel with increased strength characteristics, increased endurance and resistance to impact loads, as well as hardenability, regulated for gears with a module from 4 to 8 mm.
Для достижения поставленной задачи предлагаемая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, алюминий, кальций, бор, железо и примеси, дополнительно содержит ниобий при следующем соотношении компонентов, мас.%:To achieve this, the proposed steel containing carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, molybdenum, aluminum, calcium, boron, iron and impurities, additionally contains niobium in the following ratio, wt.%:
Углерод 0,18-0,23 Марганец 0,40-0,70 Кремний 0,17-0,37 Хром 0,40-0,70 Никель 0,40-0,70 Молибден 0,15-0,25 Алюминий 0,02-0,05 Кальций 0,0004-0,0050 Бор 0,008-0,015 Ниобий 0,03-0,045Carbon 0.18-0.23 Manganese 0.40-0.70 Silicon 0.17-0.37 Chromium 0.40-0.70 Nickel 0.40-0.70 Molybdenum 0.15-0.25 Aluminum 0 , 02-0.05 Calcium 0.0004-0.0050 Boron 0.008-0.015 Niobium 0.03-0.045
Железо и неизбежные примеси - остальное, при этом суммарное содержание марганца, хрома, никеля и молибдена находится в пределах 1,35-2,35 мас.%, а отношение молибдена к бору находится в пределах от 10:1 до 30:1. В качестве примесей сталь содержит фосфор < 0,025 мас.%, серу < 0,025% и медь < 0,15%. Средний размер действительного зерна составляет 15-20 мкм. Прокаливаемость (твердость образца при торцевой закалке) соответствует на расстоянии от торца образца 3 мм от 44 до 47 ИКС; на расстоянии 11,0 мм - от 33 до 47 НКС; на расстоянии 20,0 мм - от 20 до 44 НКС; на расстоянии 40,0 мм - от 13 до 33 НКС.Iron and inevitable impurities are the rest, while the total content of manganese, chromium, nickel and molybdenum is in the range of 1.35-2.35 wt.%, And the ratio of molybdenum to boron is in the range from 10: 1 to 30: 1. As impurities, steel contains phosphorus <0.025 wt.%, Sulfur <0.025% and copper <0.15%. The average real grain size is 15-20 microns. Hardenability (hardness of the sample during end hardening) corresponds to a distance of 3 mm from the end of the sample from 44 to 47 ICS; at a distance of 11.0 mm - from 33 to 47 NKS; at a distance of 20.0 mm - from 20 to 44 NKS; at a distance of 40.0 mm - from 13 to 33 NKS.
Выбранное соотношение компонентов определяется следующими факторами.The selected ratio of the components is determined by the following factors.
Углерод - основной элемент в стали, определяющий ее прочностные и эксплуатационные характеристики. Нижний предел 0,18% определен необходимостью обеспечить требуемый уровень прочности данной стали после термической обработки, верхний предел 0,23% ограничен необходимостью обеспечения регламентированного уровня прокаливаемости стали.Carbon is the main element in steel that determines its strength and performance characteristics. The lower limit of 0.18% is determined by the need to provide the required level of strength of this steel after heat treatment, the upper limit of 0.23% is limited by the need to ensure a regulated level of hardenability of steel.
Марганец вводят в композицию с целью обеспечения прокаливаемости, прочностных характеристик, необходимой глубины цементованного слоя и ударной вязкости. При этом верхний предел содержания марганца 0,7% определяется необходимостью уменьшения количества остаточного аустенита и продуктов внутреннего окисления при цементации, а нижний (0,4%) - необходимостью обеспечить требуемый уровень прочности готовых изделий и прокаливаемости стали. Марганец в пределах 0,40-0,70% обеспечивает необходимую раскисленность борсодержащей стали, а также усиливает воздействие бора на устойчивость переохлажденного аустенита.Manganese is introduced into the composition in order to ensure hardenability, strength characteristics, the required depth of the cemented layer and impact strength. The upper limit of the manganese content of 0.7% is determined by the need to reduce the amount of residual austenite and products of internal oxidation during cementation, and the lower (0.4%) by the need to provide the required level of strength of finished products and hardenability of steel. Manganese in the range of 0.40-0.70% provides the necessary deoxidation of boron-containing steel, and also enhances the effect of boron on the stability of supercooled austenite.
Кремний относится к ферритообразующим элементам. Нижний предел по кремнию 0,17% обусловлен технологией раскисления стали. Содержание кремния выше 0,37% неблагоприятно скажется на характеристиках пластичности стали, а при цементации - замедлит процесс диффузии углерода в сталь.Silicon refers to ferrite-forming elements. The lower silicon limit of 0.17% is due to steel deoxidation technology. A silicon content above 0.37% will adversely affect the ductility characteristics of steel, and during cementation it will slow down the process of carbon diffusion into steel.
Кальций, так же как и сера, определяет уровень обрабатываемости стали. Нижний предел по кальцию (0,0004%) обусловлен необходимостью получения оптимальной обрабатываемости стали, а верхний предел (0,0050%) - технологичностью производства стали для исключения повышенной загрязненности металла неметаллическими включениями.Calcium, like sulfur, determines the level of workability of steel. The lower limit for calcium (0.0004%) is due to the need to obtain optimal machinability of steel, and the upper limit (0.0050%) is due to the manufacturability of steel production to eliminate increased metal contamination by non-metallic inclusions.
Хром, никель и молибден используются, с одной стороны, как упрочнители твердого раствора, с другой стороны, как элементы, существенно повышающие устойчивость переохлажденного аустенита и увеличивающие прокаливаемость стали. При этом верхний уровень содержания указанных элементов (соответственно 0,70% Сг, 0,25% Мо, 0,70% Νί) определяется необходимостью обеспечения требуемого уровня пластичности стали и ударной вязкости, а нижний (соответственно 0,40% Сг, 0,15% Мо, 0,40% Νί) - необходимостью обеспечить требуемый уровень прочности и прокаливаемости стали. Нормирование максимального предела содержания молибдена, хрома и никеля исключает излишнее удорожание стали.Chrome, nickel and molybdenum are used, on the one hand, as solid solution hardeners, and on the other hand, as elements that significantly increase the stability of supercooled austenite and increase the hardenability of steel. The upper level of the content of these elements (0.70% Cr, 0.25% Mo, 0.70% соответственно, respectively) is determined by the need to ensure the required level of steel ductility and toughness, and the lower level (0.40% Cr, 0, respectively, 15% Mo, 0.40% Νί) - the need to provide the required level of strength and hardenability of steel. Rationing of the maximum limit of the content of molybdenum, chromium and nickel eliminates excessive steel appreciation.
Нормирование суммы марганца, хрома, никеля и молибдена в диапазоне 1,35-2,35 позволяет регла- 2 025921 ментировать уровень прокаливаемости как сердцевины, так и цементованных слоев стали и обеспечить наиболее оптимальные эксплуатационные характеристики зубчатых колес. Добавки молибдена значительно уменьшают неоднородность распределения хрома и затрудняют выделение карбидов.The normalization of the sum of manganese, chromium, nickel and molybdenum in the range of 1.35–2.35 makes it possible to regulate the hardenability level of both the core and cemented layers of steel and to provide the most optimal operational characteristics of gear wheels. Molybdenum additives significantly reduce the heterogeneity of chromium distribution and make carbide precipitation difficult.
Алюминий используется в качестве раскислителя стали и обеспечивает ее чистоту от оксидных примесей, а также защиту от роста зерна при термической обработке. Нижний уровень содержания (0,02%) определяется требованием обеспечения мелкозернистой стали, а верхний уровень (0,05%) - вопросами технологичности производства и отрицательного влияния чрезмерного измельчения зерна на прокаливаемость стали.Aluminum is used as a deoxidizing agent for steel and ensures its purity from oxide impurities, as well as protection against grain growth during heat treatment. The lower level (0.02%) is determined by the requirement to provide fine-grained steel, and the upper level (0.05%) is determined by the issues of manufacturability and the negative impact of excessive grain refinement on the hardenability of steel.
Алюминий и ниобий представляют собой элементы, которые обеспечивают мелкозернистость металла. Мелкозернистость структуры необходима для достижения высокой усталостной прочности поверхностного слоя и сердцевины после цементации или нитроцементации, а также для стабилизации деформаций при закалке. Кроме того, она имеет большое значение для получения регламентированной прокаливаемости. Контроль за размером зерен в рамках настоящего изобретения тем важнее, чем более пригодной должна быть сталь для высокотемпературной цементации или нитроцементации, не сопровождающейся чрезмерным ростом зерен.Aluminum and niobium are elements that provide a fine grain metal. The fine grain structure is necessary to achieve high fatigue strength of the surface layer and core after cementation or nitrocarburizing, as well as to stabilize deformation during quenching. In addition, it is of great importance for obtaining regulated hardenability. The control of grain size in the framework of the present invention is all the more important, the more suitable steel should be for high-temperature cementation or nitrocarburizing, not accompanied by excessive grain growth.
Введение ниобия способствуют уменьшению величины зерна, устранению химической и структурной неоднородности, разнозернистости, увеличению дисперсности перлитной смеси, повышению предела текучести, предела прочности, ударной вязкости и хладностойкости. Содержание ниобия должно составлять 0,030-0,045 мас.%. При его содержании ниже 0,030 мас.% функция влияния на размер зерен становится недостаточной, особенно в случае минимального содержания алюминия. При содержании свыше 0,045 мас.% возникает опасность растрескивания во время непрерывной разливки стали.The introduction of niobium contributes to a decrease in grain size, elimination of chemical and structural heterogeneity, heterogeneity, an increase in the dispersion of a pearlite mixture, an increase in yield strength, tensile strength, impact strength and cold resistance. The niobium content should be 0.030-0.045 wt.%. When its content is below 0.030 wt.%, The function of influencing the grain size becomes insufficient, especially in the case of a minimum aluminum content. If the content exceeds 0.045 wt.%, There is a danger of cracking during continuous casting of steel.
Бор вводят в сталь для увеличения ее прокаливаемости. Оптимальное содержание бора в углеродистых сталях, при котором достигается максимальная прокаливаемость, составляет 0,003-0,004 мас.%. Однако при наличии комплекса легирующих элементов, включающего молибден, максимальное содержание бора необходимо увеличивать до 0,015 мас.%, при этом нижний предел для обеспечения требуемого уровня прокаливаемости составляет 0,008 мас.%.Boron is introduced into steel to increase its hardenability. The optimum boron content in carbon steels, at which the maximum hardenability is achieved, is 0.003-0.004 wt.%. However, in the presence of a complex of alloying elements, including molybdenum, the maximum boron content must be increased to 0.015 wt.%, While the lower limit to ensure the required level of hardenability is 0.008 wt.%.
Чрезмерное микролегирование бором ведет к повышению концентрации легирующих элементов, особенно хрома, в приграничных зонах зерна и к выделению боридов, что увеличивает склонность к отпускной хрупкости, смещает порог хладноломкости в сторону высоких температур, уменьшает ударную вязкость. Добавки молибдена оказывают положительное влияние на свойства борсодержащих сталей: происходит более равномерное распределение легирующих элементов и задерживается образование карбидов на границах зерен, что способствует уменьшению охрупчивания, порог хладноломкости смещается в сторону низких температур, повышается ударная вязкость и циклическая прочность.Excessive microalloying with boron leads to an increase in the concentration of alloying elements, especially chromium, in the border zones of grain and to the release of borides, which increases the tendency to temper brittleness, shifts the cold brittleness threshold towards high temperatures, and reduces impact strength. Molybdenum additives have a positive effect on the properties of boron-containing steels: a more uniform distribution of alloying elements occurs and carbide formation is delayed at grain boundaries, which helps to reduce embrittlement, the cold brittleness threshold shifts toward lower temperatures, and toughness and cyclic strength increase.
Нормирование соотношения молибдена к бору в пределах от 10:1 до 30:1 обеспечивает оптимальные значения прокаливаемости, прочности и ударной вязкости стали, т.е. способствует повышению предела ее выносливости. При величине указанного соотношения менее 10 влияние бора на склонность к отпускной хрупкости возрастает, что уменьшает ударную вязкость и пластичность стали. При величине указанного соотношения, превышающей 30, происходит резкое снижение прокаливаемости стали.Normalization of the ratio of molybdenum to boron in the range from 10: 1 to 30: 1 provides optimal values of hardenability, strength and toughness of steel, i.e. helps to increase the limit of its endurance. When the ratio is less than 10, the effect of boron on the tendency to temper brittleness increases, which reduces the toughness and ductility of steel. When the value of the specified ratio exceeds 30, there is a sharp decrease in hardenability of steel.
Предлагаемое соотношение элементов в стали найдено экспериментальным путем и является оптимальным, поскольку позволяет получить комплексный технический эффект. При нарушении соотношения элементов ухудшаются свойства стали, наблюдается их нестабильность и эффект не достигается.The proposed ratio of elements in steel was found experimentally and is optimal, since it allows you to get a comprehensive technical effect. If the ratio of elements is violated, the properties of steel deteriorate, their instability is observed and the effect is not achieved.
Бор легко окисляется и связывается в нитрид даже крайне малыми остаточными концентрациями кислорода и азота в металле. Поэтому основная задача при борном микролегировании - предотвратить окисление и азотирование бора и получить в металле требуемое количество растворенного бора, повышающего прокаливаемость стали. Для предотвращения окисления и нитрирования бора проводят предварительную обработку металла сильными раскисляющими и деазотирующими элементами. На завершающем этапе осуществляют легирование борсодержащим сплавом, задавая его в металл в виде кусков, брикетов, гранул или в составе порошковой проволоки.Boron is easily oxidized and bound to nitride even by extremely low residual concentrations of oxygen and nitrogen in the metal. Therefore, the main task in boron microalloying is to prevent the oxidation and nitriding of boron and to obtain the required amount of dissolved boron in the metal, which increases the hardenability of steel. To prevent oxidation and nitration of boron, metal is pretreated with strong deoxidizing and deazotizing elements. At the final stage, alloying with a boron-containing alloy is carried out, setting it into metal in the form of pieces, briquettes, granules or in the composition of flux-cored wire.
Выплавку стали для проведения исследований производили в индукционной электропечи ИСВ 0004 ПИМ1с тиглем из окиси алюминия емкостью 2 кг в атмосфере аргона по известной технологии, например [3]. В качестве шихтовых материалов использовали отходы низкоуглеродистой стали (ГОСТ 1652397), ферросилиций Фс44 (ГОСТ 1415-93), ферромарганец ФМн78 (ГОСТ 4755-91), феррохром ФХ001А (ГОСТ4757-91), никель Н-1 (ГОСТ 849-97), ферромолибден ФМо60 (ГОСТ 4759-91), феррониобий ФНБ1 (ГОСТ 16773-71, ферробор ФБ20 (ГОСТ 14848-69), алюминий АВ-88 (ГОСТ 295-98). Полученные при разливке металла слитки ковали в прутки диаметром 30 мм, из которых затем вырезали образцы для проведения испытаний. Для определения механических свойств образцы подвергали закалке в масле от температуры 860°С и отпуску при температуре 180°С в течение 2 ч с последующим охлаждением на воздухе.Steel was smelted for research in the induction furnace ISV 0004 PIM1 with a crucible of alumina with a capacity of 2 kg in an argon atmosphere using a known technology, for example [3]. Waste materials of low-carbon steel (GOST 1652397), ferrosilicon Фс44 (GOST 1415-93), ferromanganese ФМн78 (GOST 4755-91), ferrochrome ФХ001А (GOST4757-91), nickel Н-1 (GOST 849-97), were used as charge materials ferromolybdenum FMo60 (GOST 4759-91), ferroniobium FNB1 (GOST 16773-71, ferroboron FB20 (GOST 14848-69), aluminum AB-88 (GOST 295-98). The ingots obtained during metal casting were forged into bars with a diameter of 30 mm, from which samples were then cut out for testing.To determine the mechanical properties, the samples were quenched in oil at a temperature of 860 ° C and tempered ature 180 ° C for 2 hours, followed by cooling in air.
В качестве примера была осуществлена выплавка сталей, компонентный состав которых представлен в табл. 1.As an example, steel was smelted, the component composition of which is presented in table. one.
Испытания стали при растяжении производили в соответствии с требованиями ГОСТ 1497-84 на трех образцах типа 7 (диаметр 6, расчетная длина 30 мм). Определение ударной вязкости производили поTensile testing of steel was carried out in accordance with the requirements of GOST 1497-84 on three samples of type 7 (diameter 6, estimated length 30 mm). The determination of impact strength was carried out by
- 3 025921- 3 025921
ГОСТ 9454-78, при комнатной температуре с использованием образцов типа 1 (длина 55 мм, поперечное сечение 10x10 мм). Концентратор напряжений имел И-образную форму с радиусом 1±0,07 мм. Механические характеристики опытных плавок стали и прототипа приведены в табл. 2.GOST 9454-78, at room temperature using type 1 samples (length 55 mm, cross section 10x10 mm). The stress concentrator had an I-shape with a radius of 1 ± 0.07 mm. The mechanical characteristics of the experimental steel melts and prototype are given in table. 2.
Результаты определения прокаливаемости по ГОСТ 5657-69 опытных плавок сталей приведены на чертежах (1 - плавка 1, 2- плавка 2, 3 - плавка 3, 4-плавка 4, 5 - плавка 5). 3. Из приведенных данных видно, что прокаливаемость (твердость образца при торцевой закалке) плавок стали №№ 2, 3 и 4, которые по содержанию легирующих элементов соответствуют заявляемым пределам, составляет на расстоянии от торца образца 3 мм - от 44 до 47 ИКС; на расстоянии 11,0 мм - от 33 до 47 ИКС; на расстоянии 20,0 мм от 20 до 44 НКС; на расстоянии 40,0 мм - от 13 до 33 НКС.The results of determining hardenability according to GOST 5657-69 experimental steel melts are shown in the drawings (1 - melting 1, 2 - melting 2, 3 - melting 3, 4-melting 4, 5 - melting 5). 3. From the above data it is seen that the hardenability (hardness of the sample during end hardening) of steel melts No. 2, 3 and 4, which according to the content of alloying elements correspond to the declared limits, is 3 mm from 44 to 47 from the end of the sample; at a distance of 11.0 mm - from 33 to 47 ICS; at a distance of 20.0 mm from 20 to 44 NKS; at a distance of 40.0 mm - from 13 to 33 NKS.
Наименьшую и недостаточную прокаливаемость имеет сталь плавки 1, содержащая бор 0,0004 мас.%, для которой параметр Мо/В = 35, что превышает заявляемую максимальную величину, а суммарное содержание Μη+Νί+Сг+Мо = 1,24, что явно ниже заявляемой величины.The smallest and insufficient hardenability has melting steel 1, containing boron 0.0004 wt.%, For which the parameter Mo / B = 35, which exceeds the declared maximum value, and the total content Μη + Νί + Cr + Mo = 1.24, which is clearly below the declared value.
Для стали плавки 5 характерно превышенное содержание бора (0,025 мас.%), что снижает параметр Мо/В = 8 до недопустимой величины. При таком содержании бора прокаливаемость является недостаточной, а величина ударной вязкости резко падает (табл. 2).Smelting steel 5 is characterized by an excess of boron content (0.025 wt.%), Which reduces the parameter Mo / B = 8 to an unacceptable value. With such a boron content, hardenability is insufficient, and the impact strength decreases sharply (Table 2).
Заявляемая сталь (плавки 2, 3 и 4) соответствует минимальному (плавка 2), максимальному (плавка 3) и среднему (плавка 4) заявляемому содержанию легирующих элементов. Прокаливаемость указанных плавок соответствует заявленным пределам твердости на соответствующих расстояниях от торца. Ударная вязкость данных плавок стали в 1,4-2 раза выше, чем у прототипа, а предел текучести - в 1,3 раза.The inventive steel (heats 2, 3 and 4) corresponds to the minimum (heat 2), maximum (heat 3) and average (heat 4) the claimed content of alloying elements. The hardenability of these melts corresponds to the declared hardness limits at the corresponding distances from the end. The impact strength of these steel melts is 1.4-2 times higher than that of the prototype, and the yield strength is 1.3 times.
Из анализа приведенных результатов следует, что оптимальным сочетанием свойств обладают стали плавок 2-4. Результаты сравнительных испытаний показывают, что предлагаемая сталь по сравнению с прототипом обладает регламентированной прокаливаемостью, более высокими значениями предела текучести, ударной вязкости, что отвечает поставленной при ее разработке задаче.From the analysis of the above results it follows that the best combination of properties have steel melts 2-4. The results of comparative tests show that the proposed steel in comparison with the prototype has a regulated hardenability, higher values of yield strength, impact strength, which meets the task set during its development.
Источники информации.Information sources.
1. Науглероживаемые стали. Европейский стандарт ΕΝ 10084:1998.1. Carburized steels. European Standard ΕΝ 10084: 1998.
2. Пат. 2363753 Российская Федерация, МПК С22С 38/54, С22С 38/32. Низколегированная борсодержащая сталь повышенной обрабатываемости [Текст]/ Шляхов Н.А., Потапов И.В., Фомин В.И., Гончаров В.В., Маликов И.Т.; заявитель и патентообладатель ОАО Оскольский электрометаллургический комбинат. - № 2008105843/02; заявл. 15.02.2008; опубл. 10.08.2009, бюл. № 22. - 3 с.2. Pat. 2363753 Russian Federation, IPC C22C 38/54, C22C 38/32. Low-alloy boron-containing steel with increased workability [Text] / Shlyakhov N.A., Potapov I.V., Fomin V.I., Goncharov V.V., Malikov I.T .; Applicant and patent holder of Oskol Electrometallurgical Plant OJSC. - No. 2008105843/02; declared 02/15/2008; publ. 08/10/2009, bull. No. 22. - 3 p.
3. Циммерман, Р. Металлургия и материаловедение [Текст]: Справочник/ Циммерман Р., Гюнтер К.; перевод с нем. Левина Б.И. и Ашмарина Г.М.; по ред. Полухина П.И. и Бернштейна М.Л.. - М.: Металлургия, 1982. - 480 с.3. Zimmerman, R. Metallurgy and materials science [Text]: Reference book / Zimmerman R., Gunther K .; translation from it. Levina B.I. and Ashmarina G.M .; ed. Polukhina P.I. and Bernstein M.L. - M .: Metallurgy, 1982. - 480 p.
Таблица 1Table 1
Компонентный состав опытных сталей, мас.%The composition of the experimental steels, wt.%
Таблица 2table 2
Механические свойства опытных плавок сталейMechanical properties of experimental steel melts
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201300886A EA025921B1 (en) | 2013-06-24 | 2013-06-24 | Low-alloyed, boron-containing steel for face-hardened parts |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201300886A EA025921B1 (en) | 2013-06-24 | 2013-06-24 | Low-alloyed, boron-containing steel for face-hardened parts |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201300886A1 EA201300886A1 (en) | 2014-12-30 |
| EA025921B1 true EA025921B1 (en) | 2017-02-28 |
Family
ID=52248261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201300886A EA025921B1 (en) | 2013-06-24 | 2013-06-24 | Low-alloyed, boron-containing steel for face-hardened parts |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA025921B1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111024533B (en) * | 2019-12-06 | 2022-09-02 | 阳江十八子刀剪制品有限公司 | Method for detecting steel material cut by knife |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1567653A1 (en) * | 1988-08-05 | 1990-05-30 | Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им.И.П.Бардина | Carburizing structural steel |
| US6773661B2 (en) * | 2001-06-01 | 2004-08-10 | Daido Steel Co., Ltd. | Free-cutting steel |
| EP1507016A1 (en) * | 2003-08-01 | 2005-02-16 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Low-carbon free cutting steel |
| RU2363753C1 (en) * | 2008-02-15 | 2009-08-10 | Открытое акционерное общество "Оскольский электрометаллургический комбинат" (ОАО "ОЭМК") | Low-alloy boron steel of high treatability |
-
2013
- 2013-06-24 EA EA201300886A patent/EA025921B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1567653A1 (en) * | 1988-08-05 | 1990-05-30 | Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им.И.П.Бардина | Carburizing structural steel |
| US6773661B2 (en) * | 2001-06-01 | 2004-08-10 | Daido Steel Co., Ltd. | Free-cutting steel |
| EP1507016A1 (en) * | 2003-08-01 | 2005-02-16 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Low-carbon free cutting steel |
| RU2363753C1 (en) * | 2008-02-15 | 2009-08-10 | Открытое акционерное общество "Оскольский электрометаллургический комбинат" (ОАО "ОЭМК") | Low-alloy boron steel of high treatability |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA201300886A1 (en) | 2014-12-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101745224B1 (en) | Steel for carburizing | |
| KR101280203B1 (en) | Carburized steel part | |
| AU2013302197B2 (en) | Method for producing molten steel having high wear resistance and steel having said characteristics | |
| JP4965001B2 (en) | Steel parts with excellent resistance to temper softening | |
| RU2683173C1 (en) | High-strength nonmagnetic corrosion-resistant steel | |
| JP2015193867A (en) | high toughness hot work tool steel | |
| JP5767594B2 (en) | Steel for nitriding and nitriding member using the same | |
| JPWO2017150738A1 (en) | Martensitic stainless steel member and manufacturing method thereof, and martensitic stainless steel component and manufacturing method thereof | |
| EP3927858A1 (en) | High strength steel with improved mechanical properties | |
| KR20120125945A (en) | Bainitic steel for moulds | |
| US10745772B2 (en) | Age hardening non-heat treated bainitic steel | |
| RU2721668C2 (en) | Two-phase stainless steel | |
| WO2018235342A1 (en) | Steel sheet | |
| EP3333277B1 (en) | High-strength low-alloy steel with high resistance to high-temperature oxidation | |
| JP4828321B2 (en) | Induction hardened steel and induction hardened parts with excellent low cycle fatigue properties | |
| EA025921B1 (en) | Low-alloyed, boron-containing steel for face-hardened parts | |
| RU2365667C1 (en) | Rail steel | |
| Mittal et al. | Property enhancement of spheroidal graphite cast iron by heat treatment | |
| JPWO2018235342A1 (en) | steel sheet | |
| JPS5940220B2 (en) | Low alloy steel with excellent sulfide corrosion cracking resistance | |
| JPS61272316A (en) | Manufacture of high tension steel having more than 100kgf/mm2 yield strength and superior in stress corrosion cracking resistance | |
| RU2477333C1 (en) | Low-carbon alloyed steel | |
| RU2484173C1 (en) | Automatic plumbous steel | |
| RU2365666C1 (en) | Rail steel | |
| RU2026408C1 (en) | Steel |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM RU |