RU2485203C1 - Износостойкая метастабильная аустенитная сталь - Google Patents
Износостойкая метастабильная аустенитная сталь Download PDFInfo
- Publication number
- RU2485203C1 RU2485203C1 RU2012117554/02A RU2012117554A RU2485203C1 RU 2485203 C1 RU2485203 C1 RU 2485203C1 RU 2012117554/02 A RU2012117554/02 A RU 2012117554/02A RU 2012117554 A RU2012117554 A RU 2012117554A RU 2485203 C1 RU2485203 C1 RU 2485203C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- nitrogen
- carbon
- manganese
- nickel
- Prior art date
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, а именно к аустенитным метастабильным сталям, используемым для изготовления изделий, работающих в условиях интенсивного абразивного воздействия или подвергаемых значительным ударным нагрузкам, в том числе для изготовления горнодобывающего и дробильного оборудования, ковшей экскаваторов, траков гусеничных машин, шнеков, бил молотковых дробилок, деталей землеройных и почвообрабатывающих машин. Сталь содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: углерод 0,10-0,30, марганец 3,50-4,0, хром 11,50-12,50, никель 2,80-3,50, азот 0,20-0,25, ванадий 0,08-0,15, титан 0,01-0,20, церий 0,005-0,03, кальций 0,005-0,02, кремний 0,10-0,50, железо и неизбежные примеси остальное. Повышаются прочностные характеристики и износостойкость стали в условиях интенсивного абразивного воздействия или воздействия значительных ударных нагрузок. 1 табл.
Description
Изобретение относится к области металлургии, а именно к аустенитным метастабильным сталям, и может найти применение для изготовления изделий, работающих в условиях интенсивного абразивного воздействия или подвергаемых значительным ударным нагрузкам, в том числе для изготовления горнодобывающего и дробильного оборудования, ковшей экскаваторов, траков гусеничных машин, шнеков, бил молотковых дробилок, деталей землеройных и почвообрабатывающих машин.
Известна аустенитная метастабильная сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, никель, азот, ванадий, титан, алюминий, кальций и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,9-1,3; марганец 6,0-10,0; кремний 0,3-0,7; хром 1,0-1,8; никель 0,7-3,0; азот 0,06-0,12; ванадий 0,1-0,3; титан 0,08-0,15; алюминий 0,05-0,1; кальций 0,01-0,08; железо - остальное. Известная сталь в отливках после закалки имеет аустенитную структуру и обладает высокой износостойкостью при ударном воздействии и удовлетворительной ударной вязкостью при пониженной температуре. (RU 2017859, С22С 38/58, опубликовано 15.08.1994)
Недостатком этой стали является недостаточно высокие механические характеристики при легировании на нижнем уровне, а также повышенная стабильность аустенита при комнатной температуре при легировании на верхнем уровне, в результате чего мартенситное превращение, обеспечивающее высокую износостойкость, при абразивном воздействии не происходит. Мартенситное превращение в этой стали при легировании на верхнем уровне возможно только лишь при низкотемпературной деформации.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является метастабильная аустенитная сталь для высоконагруженных деталей, содержащая углерод, марганец, хром, никель, азот, ванадий, титан, церий, кальций, барий и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод ≤0,06; марганец 7,50-8,50; хром 14,00-16,00; никель 8,50-9,50; азот 0,20-0,40; ванадий 0,90-1,50; титан 0,01-0,20; церий 0,015-0.02; кальций 0,001-0,02; барий 0,001-0,01; железо - остальное. При этом отношение содержания ванадия и титана к азоту и углероду составляет 3,1-3,3. Известная сталь после ковки, закалки и старения обладает повышенными значениями пластичности и вязкости при криогенных температурах. (RU 2173351, С22С 38/58, опубликовано 10.09.2001).
Недостатками этой стали являются недостаточные механические характеристики при высоком уровне легирования марганцем, хромом, никелем и ванадием, а также повышенная стабильность аустенита при комнатной температуре, в результате чего мартенситное превращение, обеспечивающее высокую износостойкость, при абразивном воздействии не происходит. Мартенситное превращение в этой стали возможно только лишь при низкотемпературной деформации.
Задачей и техническим результатом изобретения является повышение прочностных характеристик и износостойкости стали в условиях интенсивного абразивного воздействия или воздействия значительных ударных нагрузок.
Технический результат достигается тем, что износостойкая аустенитная метастабильная сталь содержит углерод, марганец, хром, никель, азот, ванадий, титан, церий, кальций, кремний, железо и естественные примеси при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод | 0,10-0,30 |
Марганец | 3,50-4,0 |
Хром | 11,50-12,50 |
Никель | 2,80-3,50 |
Азот | 0,20-0,25 |
Ванадий | 0,08-0,15 |
Титан | 0,01-0,20 |
Церий | 0,005-0,03 |
Кальций | 0,005-0,02 |
Кремний | 0,10-0,50 |
Железо и естественные примеси | остальное. |
Предлагаемые диапазоны концентраций компонентов являются оптимальными с точки зрения достижения технического результата.
Углерод в концентрации 0,10-0,30 мас.% обеспечивает высокую технологичность в процессе выплавки стали, высокую прочность и износостойкость стали. При более низком содержания углерода снижаются механические свойства и износостойкость стали за счет уменьшения содержания углерода в твердом растворе, а при более высоком содержании углерода ускоряется коалесценция карбидов и карбонитридов, что повышает прочностные характеристики, но снижает ударную вязкость. Кроме того, увеличивается стабильность аустенита, что снижает износостойкость стали при интенсивном абразивном воздействии.
Оптимальное сочетание содержания хрома, марганца, никеля, ванадия, углерода и азота обеспечивает высокую износостойкость стали за счет формирования структуры метастабильного аустенита, способного при интенсивном абразивном воздействии превращаться в мартенсит. Более низкое содержание хрома уменьшает упрочнение твердого раствора, а более высокое содержание чем 12,50 мас.%, нецелесообразно, так как требуемый уровень свойств уже обеспечен.
Оптимальное содержание ванадия в сочетании с титаном и церием обеспечивает вывод азота из твердого раствора, что делает сталь метастабильной и обеспечивает превращение аустенита в мартенсит при абразивном или ударном воздействии.
Дополнительное введение в сталь кремния в количестве 0,10-0,50 мас.% повышает прочностные характеристики стали и уменьшает стабильность аустенита.
Изобретение можно проиллюстрировать результатами сравнительных испытаний стали по изобретению и стали - ближайшего аналога (таблица).
Выплавку сталей проводили в 150-кг индукционной печи с разливкой металла на литые заготовки. Полученные отливки подвергали нагреву в интервале температур 1050-1070°С с последующей закалкой в воду и дробеструйной обработке для упрочнения поверхностного слоя стали. Известную сталь закаливали в воду с температуры 1150°С и отпускали при 650°С в течение 10 ч.
Механические свойства сталей оценивали по стандартной методике при комнатной температуре, а износостойкость определяли по результатам абразивной пескоструйной обработки с углом атаки 80 градусов.
Из представленных данных следует, что сталь по изобретению обеспечивает достижение поставленного технического результата: повышение прочностных характеристик, а также износостойкости стали в условиях интенсивного абразивного воздействия
Результаты сравнительных испытаний | ||||
Компоненты сталей | Содержание компонентов, мас. % | |||
Сталь по изобретению | Известная сталь | |||
Углерод | 0,10 | 0,15 | 0,30 | 0,06 |
Марганец | 3,50 | 3,80 | 4,00 | 8,00 |
Кремний | 0,10 | 0,30 | 0,50 | - |
Хром | 11,50 | 12,00 | 12,50 | 15,00 |
Никель | 2,80 | 3,25 | 3,50 | 9,00 |
Азот | 0,20 | 0,22 | 0,25 | 0,30 |
Ванадий | 0,08 | 0,10 | 0,15 | 1,20 |
Титан | 0,01 | 0,10 | 0,20 | 0,15 |
Церий | 0,005 | 0,02 | 0,03 | 0,02 |
Кальций | 0,005 | 0,015 | 0,02 | 0,02 |
Барий | - | - | - | 0,01 |
Фосфор | 0,020 | 0,015 | 0,025 | 0,015 |
Сера | 0,015 | 0,020 | 0,025 | 0,015 |
Железо и примеси | остальное | остальное | остальное | остальное |
Механические свойства сталей | ||||
σ02,. Н/мм2 | 750 | 765 | 780 | 620 |
σВ, Н/мм2 | 940 | 920 | 950 | 780 |
δ, % | 24 | 22 | 20 | 20 |
KCV, Дж/см2 | 250 | 230 | 225 | 180 |
Износостойкость сталей | ||||
Время испытаний, ч | 10 | 10 | 10 | 10 |
Потери веса, мг | 100 | 95 | 90 | 250 |
Claims (1)
- Износостойкая аустенитная метастабильная сталь, содержащая углерод, марганец, хром, никель, азот, ванадий, титан, церий, кальций, железо и естественные примеси, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит кремний при следующем соотношении компонентов, мас.%:
углерод 0,10-0,30 марганец 3,50-4,0 хром 11,50-12,50 никель 2,80-3,50 азот 0,20-0,25 ванадий 0,08-0,15 титан 0,01-0,20 церий 0,005-0,03 кальций 0,005-0,02 кремний 0,10-0,50 железо и естественные примеси остальное
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012117554/02A RU2485203C1 (ru) | 2012-04-28 | 2012-04-28 | Износостойкая метастабильная аустенитная сталь |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012117554/02A RU2485203C1 (ru) | 2012-04-28 | 2012-04-28 | Износостойкая метастабильная аустенитная сталь |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2485203C1 true RU2485203C1 (ru) | 2013-06-20 |
Family
ID=48786305
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012117554/02A RU2485203C1 (ru) | 2012-04-28 | 2012-04-28 | Износостойкая метастабильная аустенитная сталь |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2485203C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105256237A (zh) * | 2015-10-15 | 2016-01-20 | 芜湖市宝艺游乐科技设备有限公司 | 一种高铬抗蚀高精度预硬型塑料模具钢及其制备方法 |
RU2710760C1 (ru) * | 2019-10-10 | 2020-01-13 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения", АО "НПО "ЦНИИТМАШ" | Износостойкая метастабильная аустенитная сталь |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU950791A1 (ru) * | 1981-01-29 | 1982-08-15 | Белорусский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт | Цементуема штампова сталь |
RU2137859C1 (ru) * | 1998-09-30 | 1999-09-20 | Колокольцев Валерий Михайлович | Износостойкая сталь |
RU2173351C2 (ru) * | 1996-12-15 | 2001-09-10 | Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий | Метастабильная аустенитная сталь |
JP4781836B2 (ja) * | 2006-02-08 | 2011-09-28 | 新日本製鐵株式会社 | 耐水素脆性に優れた超高強度鋼板とその製造方法及び超高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法並びに超高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法 |
-
2012
- 2012-04-28 RU RU2012117554/02A patent/RU2485203C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU950791A1 (ru) * | 1981-01-29 | 1982-08-15 | Белорусский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт | Цементуема штампова сталь |
RU2173351C2 (ru) * | 1996-12-15 | 2001-09-10 | Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий | Метастабильная аустенитная сталь |
RU2137859C1 (ru) * | 1998-09-30 | 1999-09-20 | Колокольцев Валерий Михайлович | Износостойкая сталь |
JP4781836B2 (ja) * | 2006-02-08 | 2011-09-28 | 新日本製鐵株式会社 | 耐水素脆性に優れた超高強度鋼板とその製造方法及び超高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法並びに超高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105256237A (zh) * | 2015-10-15 | 2016-01-20 | 芜湖市宝艺游乐科技设备有限公司 | 一种高铬抗蚀高精度预硬型塑料模具钢及其制备方法 |
RU2710760C1 (ru) * | 2019-10-10 | 2020-01-13 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения", АО "НПО "ЦНИИТМАШ" | Износостойкая метастабильная аустенитная сталь |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20190338402A1 (en) | Method for manufacturing railway vehicle wheel | |
CA2899570A1 (en) | Thick, tough, high tensile strength steel plate and production method therefor | |
JP2008202124A (ja) | 高強度ばね用鋼線及び高強度ばね並びにそれらの製造方法 | |
KR20180030618A (ko) | 새로운 마르텐사이트계 스테인리스 강 | |
JP6432932B2 (ja) | 耐ピッチング性および耐摩耗性に優れる高強度高靱性機械構造用鋼製部品およびその製造方法 | |
EA024859B1 (ru) | Металлические сплавы, предназначенные для ударопрочного применения | |
Najafi et al. | Mechanical properties of as-cast microalloyed steels produced via investment casting | |
US20130105047A1 (en) | Method for manufacturing mechanical components made of particularly wear-resistant austempered spheroidal cast iron | |
JP4594150B2 (ja) | 靭性および冷間加工性に優れた高強度ねじの製造方法 | |
JP6427272B2 (ja) | ボルト | |
JP2010121191A (ja) | 耐遅れ破壊特性および溶接性に優れる高強度厚鋼板およびその製造方法 | |
WO2019102258A1 (en) | Method for manufacturing a rail and corresponding rail | |
RU2485203C1 (ru) | Износостойкая метастабильная аустенитная сталь | |
JP2013237904A (ja) | 高クロム耐摩耗鋳鉄 | |
JP6350340B2 (ja) | 耐摩耗鋼板およびその製造方法 | |
JP6493645B1 (ja) | 鋼板およびその製造方法 | |
JP5233307B2 (ja) | 耐腐食性および冷間鍛造性に優れ環境から水素が入りにくい高強度鋼および金属ボルト | |
JP4828321B2 (ja) | 低サイクル疲労特性に優れた高周波焼入れ鋼材及び高周波焼入れ部品 | |
JP6459704B2 (ja) | 冷間鍛造部品用鋼 | |
RU2656911C1 (ru) | Износостойкая метастабильная аустенитная сталь | |
RU2348735C2 (ru) | Сталь колесная | |
JP2020509158A (ja) | 耐腐食疲労性に優れたばね用線材及び鋼線並びにそれらの製造方法 | |
RU2710760C1 (ru) | Износостойкая метастабильная аустенитная сталь | |
KR20230048109A (ko) | 강의 단조 부품 및 그 제조 방법 | |
CN110923582A (zh) | 有效硼不低于96%的碳锰铬系热轧带肋钢筋及其制备方法 |