SU1759944A1 - Конструкционна сталь - Google Patents
Конструкционна сталь Download PDFInfo
- Publication number
- SU1759944A1 SU1759944A1 SU914923128A SU4923128A SU1759944A1 SU 1759944 A1 SU1759944 A1 SU 1759944A1 SU 914923128 A SU914923128 A SU 914923128A SU 4923128 A SU4923128 A SU 4923128A SU 1759944 A1 SU1759944 A1 SU 1759944A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- steel
- nickel
- barium
- manganese
- content
- Prior art date
Links
Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к черной металлургии , в частности к конструкционной стали дл производства т желонагруженных шестерен двигател трактора. Цель - улучшение обрабатываемости резанием и достижение стабильности размеров деталей в процессе эксплуатации при сохранении комплекса механических свойств. Сталь дополнительно содержит медь и барий при следующем соотношении компонентов, мае. %: углерод 0,15-0,25; марганец 0,5-0,8; кремний 0,15-0,37; хром 0,8-1,3; никель 0,6-1,1; молибден 0,2-0,3; титан 0,02-0,06; бор 0,001-0,003; ванадий 0,08-0,12; цирконий 0,01-0,05; кальций 0,001-0,003; алюминий 0,02-0,04; ниобий 0,02-0,04; азот 0,015-0,025; сера 0,015-0,04; медь 0,2-0,7; барий 0,01-0,04; железо остальное. При выполнении следующих соотношений: марга- нец+никель/медь 2,2-5,5; кальций+ +барий/сера 0,55-1,07. 2 табл. Ё
Description
Изобретение относитс к черной металлургии , в частности к машиностроительным стал м дл производства т желонагруженных шестерен двигателей тракторов.
Известна сталь, содержаща , мас.%:
Углерод
Марганец
Кремний
Хром
Никель
Молибден
Титан
Бор
Ванадий
Цирконий
Кальций
Алюминий
Сера
Железо
0,18-0,27
0,6-1,0
0,2-0,42
0,8-1,3
0,45-0,79
0,18-0,28
0,02-0,05
0,0005-0,003
0,01-0,06
0,01-0,06
0,001-0,003
0,005-0,025
0,01-0,06
Остальное
После ложной цементации и закалки с низким отпуском эта сталь имеет следующий комплекс механических свойств:
Предел
прочности
Предел
текучести
Относительное
удлинение
Относительное
сужение
Ударна в зкость
KClT20
Предел выносливости он
1400-1710 Н/мм2 1100-1400 Н/мм2 12-14% 55-58%
0,86-1,16 МДж/м2 750 Н/мм2
VI
(Л
о о
4
Предел контактной выносливости о 1880 Н/мм Прокаливаемость сердцевиныНРС 40мм
Твердость цементованного сло 60-63 HRC К недостаткам этой стали относитс невысокий уровень усталостных характеристик , не обеспечивающий требуемую долговечность и небольша прокаливае- мость.
Наиболее близкой по составу, технической сущности и достигаемому результату вл етс сталь, вз та за прототип и содержаща , мас.%:
Углерод0,20-0,28
Марганец0,5-0,8
Кремний0,15-0,37
Хром0.8-1,1
Никель0,5-1,4
Молибден0,2-0,3
Титан0,02-0,08
Бор0,001-0,003
Ванадий0,08-0,12
Цирконий0,02-0,08
Кальций0,001-0,003
Алюминий0,02-0,04
Ниобий0,02-0,04
Азот0,015-0,025
ЖелезоОстальное
п V + Nb +TI +Zr +AI n , При этом ,- , 0,7-1,2;
N +С
AI +TI +МЬ N
4-6,4.
Известна сталь примен етс дл изготовлени т желонагруженных шестерен и после ложной цементации и закалки с низким отпуском имеет следующий комплекс механических свойств:
Предел
прочности1750-1870 Н/ммг
Предел
текучести1400-1600 Н/мм2
Относительное
удлинение15-18%
Относительное
сужение60-65%
Предел вы носливости СИ1100 И/мм2
Предел контактной
выносливости Ok2700 Н/мм2
Ударна в зкость KCU 1,6 МДж/м2
Прокаливаемость
HRGio мм57
Твердость цементованного сло 67 HRC
Недостатками известной стали вл ютс неудовлетворительна обрабатываемость и нестабильность размеров деталей после цементации и термической обработки ,
Целью изобретени вл етс улучшение обрабатываемости резанием и достижение стабильности размеров деталей в процессе эксплуатации при сохранении прочих механических свойств.
Дл этого сталь, содержаща углерод, марганец, кремний, хром, никель, молибден , титан, бор, ванадий, цирконий, кальций , алюминий, ниобий, азот, железо, 0 дополнительно содержит серу, медь и барий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод0,15-0,25
Марганец0,5-0,8
5Кремний0,15-0,37
Хром0,8-1,3
Никель0,6-1,1
Молибден0,2-0,3
Титан0,02-0,06
0Бор0,001-0,003
Ванадий0,08-0,12
Цирконий0,01-0,05
Кальций0,001-0,003
Алюминий0,02-0,04
5Ниобий0,02-0,04
Азот0,015-0,025
Сера0,015-0,04
Медь0,2-0,7
Барий0,01-0,04
0ЖелезоОстальное
При этом отношение суммы марганца и
( Mn + Ni) % никел к меди - 0/ составл ет
Си%
должно быть в преде2 ,2-5,5, а отношение суммы кальци и бари
5(Са + Ва) %
к сере -5/о /о
лах 0,55-1,07.
Известно, что стабильность размеров деталей после цементации и термической
0 обработки зависит от стабильности структурных составл ющих, из которых остаточный аустенит обычно отличаетс нестабильностью и в процессе эксплуатации (при ударах или охлаждении) может пре5 вратитьс в мартенсит, объем которого больше, чем у других структурных составл ющих , в результате чего размер детали увеличиваетс . Чтобы этого не произошло, необходимо или добитьс полного отсутст0 ви остаточного аустенита, что практически невозможно, или его стабилизации.
В предлагаемом изобретении дл стабилизации аустенита введена медь, а посто нство размеров детали обеспечиваетс
5 при экспериментально найденном соотно- (Mn +NI) %
Си %
ром достигаетс минимальное количество остаточного аустенита.
шении
2,2-5,5, при котосоотношени ми
2,2-
Улучшение обрабатываемости, как известно , достигаетс введением кальци и серы. В предлагаемую сталь дополнительно ввод т барий, который в значительной степени усиливает действие кальци и серы, а максимальна обрабатываемость достигаетс при экспериментально найденном со ( Сэ i DS ) IQ Л г-. л л-, отношении - --LJ - 0,55-1,07.
о /о
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаема сталь отличаетс от известной дополнительным введением серы, меди и бари , а также ( Mn + Ml) % Си %
5.5; ( Са ва °/0- 0,55-1,07, т. е. за вл е0 /о
ма конструкционна сталь соответствует критерию новизна.
Анализ патентной и научно-технической информации не вы вил решений, имеющих аналогичную совокупность признаков , которой бы достигалс сходный эффект - улучшение обрабатываемости резанием и достижение стабильности размеров деталей в процессе эксплуатации при сохранении прочих механических свойств.
Следовательно, за вл ема совокупность признаков соответствует критерию существенные отличи .
Пределы по углероду ограничены 0,15- 0,25%, содержание углерода ниже 0,15% не обеспечит требуемой твердости цементованного сло . При содержании углерода выше 0,25% не будет обеспечена в зкость сердцевины.
Пределы по марганцу выбраны в интервале 0,5-0,8%. Содержание марганца ниже 0,5% не обеспечит достаточной раскислен- ности металла, выше 0,8% замедл етс образование специальных карбидов сильных карбидообразующих элементов.
Нижний предел содержани кремни определен 0,15%, ниже которого металл не обладает достаточной раскисленностью. Верхний предел содержани кремни органичен 0,37%, выше которого снизитс сопротивление стали хрупкому разрушению.
Содержание хрома ограничено пределами 0,8-1,3%. При содержании хрома ниже 0,8% цементит не будет обладать достаточной твердостью, выше 1,3% затруднит образование карбонитридов титана , циркони , ниоби и ванади .
Пределы по никелю ограничены 0,6- 1,1%. Содержание никел ниже 0,6% не обеспечит требуемой в зкости. При содержании никел выше 1,1% ухудшитс обрабатываемость резанием.
Нижний предел содержани молибдена определен 0,2%. При содержании молибдена ниже этого предела не будет устранена отпускна хрупкость. Содержание молибдена выше 0,3% затруднит образование специальных карбидов титана, циркони и ниоби ,
Содержание титана ограничено пределами 0,02-0,06%. Содержание титана ниже 0,02% не обеспечит требуемой твердости
0 комплексных карбонитридов, выше 0,06% ухудшит технологичность стали.
Нижний предел по бору составл ет 0,001%. При содержании бора ниже этогг предела не будет обеспечена необходима
5 прокаливаемость. Верхний предел выбран 0,003%, содержание бора выше этого предела вызывает выделение боридов по границам зерна, что резко снизит сопротивление стали хрупкому разрушеклю.
0Пределы содержани ванади выораны
0,08-0,12%. Содержание ванади ниже 0,08% вызовет снижение твердости комплексных карбонитридов, а при содержании выше 0,12% снизит ударную в зкость.
5 Содержание циркони ограничено пределами 0,01-0,05%. Содержание циркони нижеО,01 % не обеспечит требуемой твердости цементованного сло . При содержании циркони выше 0,05% вызовет образование
0 избыточного количества карбонитридов, что приведет к снижению сопротивлени стали хрупкому разрушению.
Нижний предел по кальцию составл ет 0,001%, содержание кальци ниже этого
5 предела не обеспечит глобул ризации сульфидов , выше 0,003% вызовет загр знение стали избыточным количеством неметаллических включений, что отрицательно скажетс на хладостойкое™.
0 Пределы по алюминию ограничены 0,02-0,04%. При содержании алюмини ниже 0,02% металл будет недостаточно раскислен, выше 0,04% ухудшитс технологичность стали.
5 Содержание ниоби выбрано в пределах 0,02-0,04%. При содержании ниоби ниже 0,02% не будет обеспечена необходима твердость цементованного сло , выше 0,04% снизитс контактна прочность из-за
0 неблагопри тной морфологии карбонитридов ниоби .
Нижний предел содержани азота выбран 0,015%. При содержании азота ниже этого предела не будет обеспечена возмож5 ность образовани карбонитридов, содержание азота выше 0,025% вызовет снижение хладостойкости из-за по влени в твердом растворе свободного азота.
Содержание серы выбрано в пределах 0,015-0,04%. При содержании серы ниже
0,015% не будет обеспечено образование хрупкой стружки при обработке деталей на металлорежущих станках, т. е. обрабатываемость будет низкой. При содержании серы выше 0,04% резко снизитс хл а достой кость стали и повыситс анизотропи механических свойств.
Нижний предел содержани меди ограничен 0,2%. Содержание меди ниже этого предела не обеспечит стабилизации остаточного аустенита и стабильность размеров деталей не будет обеспечена. При содержании меди выше 0,7% будет иметь место вление красноломкости.
Барий вводитс в пределах 0,01-0,04%. При содержании бари ниже 0,01 % сульфиды в основном будут иметь строчечную форму , что не окажет положительного вли ни на обрабатываемость резанием. Содержание бари выше 0,04% вызываетохрупчива- ние границ зерен.
Пределы отношени суммы содержани марганца и никел к меди ограничены 2,2- 5,5. При отношении, меньшем 2,2, остаточный аустенит нестабилен, что не обеспечит стабильность размеров деталей после цементации и термообработки.
При отношении выше 5,5 не будет обеспечена требуема глубина цементованного сло и снизитс долговечность деталей.
Пределы отношени суммы содержани кальци и бари к сере ограничены 0,55- 1,07. Если это отношение будет меньше 0,55 не будет обеспечена глобул ризаци сульфидов и образование хрупкой стружки. Если это отношение будет больше 1,07, сталь будет содержать избыточное количество неметаллических включений, что снизит комплекс механических свойств стали.
Ниже даны варианты осуществлени изобретени , не исключающие других в объеме формулы изобретени за исключением плавок 6-15.
В индукционной 50-кг печи выплавлена сталь предложенного состава (плавки 1-5) и известного состава (прототип). Кроме того, выплавлены стали с запредельными значени ми дополнительно введенных легирующих элементов (плавки 6-15). Сталь выплавл ли на шихте ОЗЖР. Предварительное раскисление осуществл лось ферросилицием и ферромарганцем. Окончательное - алюминием 10 кг/т - после сн ти шлака. В последнюю очередь присаживали ниобий, ванадий, цирконий, молибден, бор и др. элементы .
В ковше металл обрабатывали силико- кальцием из расчета 2 кг/т. Металл ковали на заготовки ФМ, которые затем подвергали ложной цементации и закалке (900°С) с
низким отпуском (200°С); из термообрабо- танных заготовок изготавливали образцы.
Определ ли механические свойства при раст жении по ГОСТ 1497-84 на п тикратных образцах на продольных образцах, ударную в зкость KClT20 по ГОСТ 9454-78 и прокаливаемость (HRC на рассто нии 40 мм от торца охлаждаемого образца) по ГОСТ 5657-69.
Обрабатываемость резанием определ лась в отожженном состо нии на заготовках дл условий получистого течени без охлаждени по чистому металлу резцами, оснащенными твердыми сплавами при посто нных
значени х глубины резани 1,5 мм, подачи 0,2 мм/об и главного угла в плане резцов (р 60° Обрабатываемость оценена по скорости резани , соответствующей 60-минутной стойкости резцов Veo и выражена
коэффициентом Ктв.слл. по отношению к эталонной стали 45, скорость резани которой VGO вз та за единицу.
Далее были изготовлены шестерни и после цементации и термической обработки
проведены испытани на усталостную и контактную прочность.
Стабильность размеров оценивалась по количеству остаточного аустенита, определенного на анизометре Акулоа и рентгенографическим методом после цементации и термической обработки и после деформации выше т, Мдили охлаждени до -70°С. Неизменность количества остаточного аус- денита после этих операций определ ластабильность размеров сталей.
В табл. 1 приведен химический состав сталей, в табл. 2 - результаты испытаний.
Анализ результатов испытаний опытных сталей (табл. 2) показал, что предлагаема сталь превосходит известную, вз тую за прототип по обрабатываемости (коэффициент обрабатываемости Ктв.спл. в 1,5 раза больше) и отличаетс от нее стабильностью размеров (количество остаточного аустенита после деформации или охлаждени до -70°С остаетс практически неизменным) при сохранении других механических свойств на прежнем уровне.
За базовый объект прин та сталь
20ХН2.М (ГОСТ 5453-71). Ожидаемый экономический эффект от внедрени предлагаемой стали в народном хоз йстве при годовом производстве 10 тыс. т составит 1,5 млн.руб. за счет увеличени срока службы деталей в 3 раза.
Claims (1)
- Формула изобретени Конструкционна сталь преимущественно дл шестерен двигателей тракторов, содержаща углерод, марганец, кремний,хром, никель, молибден, титан, бор, ванадий , цирконий, кальций, алюминий, ниобий, азот, серу, железо, отличающа с тем, что, с целью улучшени обрабатываемости резанием и достижени стабильности размеров деталей в процессе эксплуатации при сохранении комплекса механических свойств, она дополнительно содержит медь и барий при следующем соотношении компонентов , мас.%:углерод0,15-0,25;марганец0,5-0,8;кремний0,15-0,37;хром0,8-1,3;никель0,6-1,1;молибден0,2-0,3;15(марганец + никель)/медь 2,2-5,5; (кальций + барий)/сера 0,55-1,07.Таблица 1 Химический состав опытных плавокИзвестна сталь (прототип)160,03 0,0200,95,5Механические свойства опытных сталейТаблица 2
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU914923128A SU1759944A1 (ru) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | Конструкционна сталь |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU914923128A SU1759944A1 (ru) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | Конструкционна сталь |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1759944A1 true SU1759944A1 (ru) | 1992-09-07 |
Family
ID=21567317
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU914923128A SU1759944A1 (ru) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | Конструкционна сталь |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1759944A1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2467089C1 (ru) * | 2011-04-07 | 2012-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянская государственная инженерно-технологическая академия" | Низколегированная литейная сталь |
RU2507298C1 (ru) * | 2010-03-30 | 2014-02-20 | Аисин Ав Ко., Лтд. | Шестерня и способ ее изготовления |
RU2532770C1 (ru) * | 2011-03-29 | 2014-11-10 | Кабусики Кайся Кобе Сейко Се | Поверхностно-упрочняемая сталь, способ ее получения и машинная конструкционная деталь с использованием поверхностно- упрочняемой стали |
CN115852233A (zh) * | 2022-12-07 | 2023-03-28 | 江苏永钢集团有限公司 | 一种控制齿轮钢硼元素的方法 |
-
1991
- 1991-03-29 SU SU914923128A patent/SU1759944A1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 1567653, кл. С 22 С 38/54, 1990. * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2507298C1 (ru) * | 2010-03-30 | 2014-02-20 | Аисин Ав Ко., Лтд. | Шестерня и способ ее изготовления |
RU2532770C1 (ru) * | 2011-03-29 | 2014-11-10 | Кабусики Кайся Кобе Сейко Се | Поверхностно-упрочняемая сталь, способ ее получения и машинная конструкционная деталь с использованием поверхностно- упрочняемой стали |
RU2467089C1 (ru) * | 2011-04-07 | 2012-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянская государственная инженерно-технологическая академия" | Низколегированная литейная сталь |
CN115852233A (zh) * | 2022-12-07 | 2023-03-28 | 江苏永钢集团有限公司 | 一种控制齿轮钢硼元素的方法 |
CN115852233B (zh) * | 2022-12-07 | 2024-04-02 | 江苏永钢集团有限公司 | 一种控制齿轮钢硼元素的方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105886933B (zh) | 一种高抗回火软化性和高韧性的热作模具钢及其制造方法 | |
AU2005264481B2 (en) | Steel for steel pipe | |
KR20050077008A (ko) | 합금 공구용 강 | |
US5135587A (en) | Machinable, strong, but crackable low ductility steel forging | |
US2291842A (en) | Production of steel | |
EP0133959B1 (en) | Case hardening steel suitable for high temperature carburizing | |
US5362337A (en) | Free-machining martensitic stainless steel | |
SU1759944A1 (ru) | Конструкционна сталь | |
US6036790A (en) | Non-tempered steel for mechanical structure | |
JPH0925539A (ja) | 強度と靭性に優れた快削非調質鋼 | |
EP1218560A1 (en) | Steel material, its use and its manufacture | |
US4019930A (en) | Deep hardening machinable aluminum killed high sulfur tool steel | |
JP3874557B2 (ja) | 靱性に優れた快削非調質鋼 | |
US4042380A (en) | Grain refined free-machining steel | |
JP4148311B2 (ja) | 被削性に優れ、強度異方性の小さい鉛無添加の機械構造用鋼 | |
RU2023049C1 (ru) | Конструкционная сталь | |
US5102479A (en) | High strength non-heat refining free cutting steels | |
RU2023048C1 (ru) | Конструкционная сталь | |
RU2031179C1 (ru) | Сталь | |
KR101657850B1 (ko) | 경화능이 우수한 중탄소 쾌삭강 및 그 제조방법 | |
JPS62260042A (ja) | 高強度非調質強靭鋼 | |
EP0191873A1 (en) | Method and steel alloy for producing high-strength hot forgings | |
JPH06287677A (ja) | 高強度熱間鍛造用非調質鋼 | |
JPH06145890A (ja) | 高強度高靱性快削鋼 | |
RU1788074C (ru) | Быстрорежуща сталь |