CS216366B1 - Structural steel for cheaioco-heat treatment and heat treatment - Google Patents
Structural steel for cheaioco-heat treatment and heat treatment Download PDFInfo
- Publication number
- CS216366B1 CS216366B1 CS476780A CS476780A CS216366B1 CS 216366 B1 CS216366 B1 CS 216366B1 CS 476780 A CS476780 A CS 476780A CS 476780 A CS476780 A CS 476780A CS 216366 B1 CS216366 B1 CS 216366B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- steel
- steels
- nitrogen
- weight
- heat treatment
- Prior art date
Links
Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
Vynález ee týká. nízkolegovaná konstrukční oceli, vhodná pro chemicke-tepelná zpracování jako je oeaentaoo, u strojníoh, vysoce namáhaných součástí, např. ozubených kol. Podstata vynálezu epočívá v toa, Se ocel má chemické složení podle haotnosti 0,10 až 0,65 % uhlíku, 0,40 až 1,50 $ manganu, stopy až 0,35 % křemíku, 0,30 až 1,50 % ohromu, nečistoty jako fosfor nejvýše 0,035 % a síru nejvýše 0,080 %, dále obsahuje 0,012 až 0,070 % dusíku a 0,005 až 0,05 % hliníku rozpustného, zbytek železo. Vlastnosti oooli lze dálo zlepšit hmotnostním obsahem 0,10 až 0,50 % molybdenu' a 0,04 až 0,30 % olova. Ocel podle vynálezu jo výhodná pro další zpracování oheaioko-topelnými postupy jako je ceaentaeo, nitrocementace apod. Ocel podle vynálezu je zvláště vhodná pro výrobu ozubených kol, pružin a dalších strojních součástí, u nichž jo žádoucí vysoká tvrdost funkčních ploch a odolnost proti rázům.The invention relates to low-alloy structural steel, suitable for chemical-thermal processing such as annealing, in machine, highly stressed parts, e.g. gears. The essence of the invention lies in that the steel has a chemical composition according to the weight of 0.10 to 0.65% carbon, 0.40 to 1.50% manganese, traces of up to 0.35% silicon, 0.30 to 1.50% iron, impurities such as phosphorus not more than 0.035% and sulfur not more than 0.080%, further contains 0.012 to 0.070% nitrogen and 0.005 to 0.05% soluble aluminum, the rest iron. The properties of the steel can be improved by a weight content of 0.10 to 0.50% molybdenum and 0.04 to 0.30% lead. The steel according to the invention is advantageous for further processing by heat-treatment processes such as tempering, nitrocarburization, etc. The steel according to the invention is particularly suitable for the production of gears, springs and other machine parts, for which high hardness of functional surfaces and impact resistance are desired.
Description
Podstata vynálezu epočívá v toa, Se ocel má chemické složení podle haotnosti 0,10 až 0,65 % uhlíku, 0,40 až 1,50 $ manganu, stopy až 0,35 % křemíku, 0,30 až 1,50 % ohromu, nečistoty jako fosfor nejvýše 0,035 % a síru nejvýše 0,080 %, dále obsahuje 0,012 až 0,070 % dusíku a 0,005 až 0,05 % hliníku rozpustného, zbytek železo. Vlastnosti oooli lze dálo zlepšit hmotnostním obsahem 0,10 až 0,50 % molybdenu' a 0,04 až 0,30 % olova.The essence of the invention lies in the fact that the steel has a chemical composition according to the content of 0.10 to 0.65% carbon, 0.40 to 1.50% manganese, traces of up to 0.35% silicon, 0.30 to 1.50% iron, impurities such as phosphorus at most 0.035% and sulfur at most 0.080%, further contains 0.012 to 0.070% nitrogen and 0.005 to 0.05% soluble aluminum, the rest is iron. The properties of the steel can be improved by a weight content of 0.10 to 0.50% molybdenum and 0.04 to 0.30% lead.
Ocel podle vynálezu jo výhodná pro další zpracování oheaioko-topelnými postupy jako je ceaentaeo, nitrocementace apod. Ocel podle vynálezu je zvláště vhodná pro výrobu ozubených kol, pružin a dalších strojních součástí, u nichž jo žádoucí vysoká tvrdost funkčních ploch a odolnost proti rázům.The steel according to the invention is advantageous for further processing by heat-treatment processes such as tempering, nitrocarburization, etc. The steel according to the invention is particularly suitable for the production of gears, springs and other machine parts, for which high hardness of functional surfaces and impact resistance are desired.
216 366216,366
Vynález se týká konstrukční oceli pro ohemieko-tepelné zpracování a zušlechťování, jako je cementace, nitrocementace, a cílem dosažení příznivých vlastností povrchově zpevněných vrstev vysoce namáhaných strojních aoučástí, jakož i součástí o vyěěích pevnosteoh, zpracovaných kalením a popouštěním.The invention relates to structural steel for chemical-thermal treatment and refinement, such as carburizing, nitrocarburizing, and with the aim of achieving favorable properties of surface-hardened layers of highly stressed machine parts, as well as parts with higher strength, treated by hardening and tempering.
Ha finálních vlastnostooh strojních dílců a jejich efektivní výrobě, zvláště pak na hospodárném chemicko-tepelnám zpracování se výrazně podílí typ oceli. Většinu těohto nároků splňují především oceli legovaná kombinací chrómu, molybdenu, případně 1 niklu.The type of steel plays a significant role in the final properties of machine parts and their efficient production, especially in the economical chemical-thermal processing. Most of these requirements are met primarily by steels alloyed with a combination of chromium, molybdenum, or nickel.
Tyto oceli charakterizuje většinou nízký obsah chrómu, řádově kolem 0,5 % hmotnosti Cr, který přispívá k nižším deformacím při kalení pro cementaci. Přijatelnou prokalitelnost cementované vrstvy s vyšším obsahem uhlíku ovlivňuje přísada molybdenu v rozmezí 0,2 až 0,5 % hmotnosti. Oceli s přísadou molybdenu jsou jemnozrnné s velikostí zrna 7/8 podle ASTU. Dobře také odolávají hrubnutí zrna při ohemioko-tepelném zpracování. Oceli určené pro nejexponovanější součásti mívají i přísadu niklu v rozmezí 1,5 až 4,0 % hmotnosti. Obsah uhlíku v těchto ocelích převážně v rozmezí 0,10 až 0,25 % hmotnosti ovlivňuje požadovanou pevnost, případně i houževnatost jádra cementované oceli.These steels are mostly characterized by a low chromium content, of the order of around 0.5% Cr by weight, which contributes to lower deformations during hardening for carburizing. The acceptable hardenability of the cemented layer with a higher carbon content is influenced by the addition of molybdenum in the range of 0.2 to 0.5% by weight. Steels with the addition of molybdenum are fine-grained with a grain size of 7/8 according to ASTU. They also resist grain coarsening well during ohmic-heat treatment. Steels intended for the most exposed parts tend to also have a nickel addition in the range of 1.5 to 4.0% by weight. The carbon content in these steels, mainly in the range of 0.10 to 0.25% by weight, influences the required strength and possibly also the toughness of the core of the case-hardened steel.
Trvale klesající dostupnost a rostouoí cena molybdenu a niklu na světových trzích vynucují hledání náhradních typů ocelí většinou s přísadami manganu a chrómu, případně s jejich kombinací. Hejčastější hmotnostní obsahy manganu so pohybují v rozmezí 0,75 až l,4o %, chrómu 0,50 až 1,15 56, hmotnostní obsah uhlíku zpravidla v rozmezí 0,14 až 0,24 56. Náhradní typy ocelí představují dnes i oceli a přísadou horu, nejčastěji s hmotnostními obsahy v rozmezí 0,0005 až 0,0030 %. Přísada bóru sa používá u řady typů oceli legovaných Mn, Cr, Mo, Ni, případně jejioh kombinací. Většinou se zde setkáváme ss sníženými obsahy uváděných slitinových prvků běžných typů ocelí bez bóru. Nevýhodou je, že vyšší obsahy chrómu a také i přísada bóru zvyšují pouze prokalitelnost výchozí ooeli. Tyto prvky prakticky nezvyšují prokalitelnost a požadovanou strukturní homogenitu cementované vrstvy.The constantly decreasing availability and rising price of molybdenum and nickel on world markets force the search for substitute steel types, mostly with manganese and chromium additives, or their combination. The most common mass contents of manganese are in the range of 0.75 to 1.40%, chromium 0.50 to 1.15%, and the mass content of carbon is usually in the range of 0.14 to 0.24%. Today, substitute steel types also include steels with boron additives, most often with mass contents in the range of 0.0005 to 0.0030%. The boron additive is used in a number of steel types alloyed with Mn, Cr, Mo, Ni, or their combinations. We mostly encounter reduced contents of the listed alloying elements in common steel types without boron. The disadvantage is that higher chromium contents and also the addition of boron only increase the hardenability of the starting steel. These elements practically do not increase the hardenability and the required structural homogeneity of the cemented layer.
U ocelí s přísadou bóru je to navíc poměrně nízká výrobní jistota k dosažení spolehlivé účinnosti bóru na prokalitelnost, vyžadující speciální opatření k zajištění účinné vazby kyslíku a dusíku. Používanou přísadou k vazbě dusíku bývá nejčastěji titan. Vzniklé produkty jako karbidy a nitridy titanu vedou na druhé straně ke zhoršení obrobitelnosti,In addition, for steels with boron addition, there is a relatively low production certainty to achieve reliable boron efficiency on hardenability, requiring special measures to ensure effective oxygen and nitrogen binding. The additive used for nitrogen binding is most often titanium. The resulting products such as titanium carbides and nitrides lead, on the other hand, to a deterioration in machinability,
V souvislosti s vysokými nároky na zpracovatelnost ocelí pro cementaci se věnuje velká pozornost zvyšování obrobitelnosti těohto ocelí. Hejjednodušší způsob zvyšování obrobitélnosti je zvýšený hmotnostní obsah síry v oceli v rozmezí 0,020 až 0,080 56. Setkáváme eo i s přísadou olova v rozmezí 0,04 až 0,30 56. Konečně je to i otázka řízené morfolegie a vlastností vměstků přísadami feroslitin na bázi vápníku při souběžném omezování podílu hliníku.In connection with the high demands on the machinability of steels for carburizing, great attention is paid to increasing the machinability of these steels. The simplest way to increase machinability is to increase the mass content of sulfur in the steel in the range of 0.020 to 0.080 56. We also encounter the addition of lead in the range of 0.04 to 0.30 56. Finally, there is also the issue of controlling the morphology and properties of inclusions by calcium-based ferroalloy additives while simultaneously limiting the proportion of aluminum.
Manganchrómové oceli patří mezi nejrozěířenější skupinu ocelí zpracovávaných na stroj ní dílce určené k eementaci. V tšehto ocelí se hmotnostní obsah pohybuje v rozmezí 0,14 až 0,22 % uhlíku, 1,00 až 1,40 56 manganu, 0,80 až 1,30 % chrómu, fosforu a síry jednotlivě nejvýše 0,035 56. V poměrně omezené míře se vyrábějí MmCrTi oceli s přísadou titanuManganese-chromium steels are among the most widespread group of steels processed into machined parts intended for cementation. In these steels, the mass content ranges from 0.14 to 0.22% carbon, 1.00 to 1.40 56 manganese, 0.80 to 1.30% chromium, phosphorus and sulfur individually at most 0.035 56. MmCrTi steels with titanium addition are produced to a relatively limited extent.
0,04 až 0,10 % hmotnosti. S menším rozsahem užití ee setkáváme i u ocelí legovaných niklem a te buď jatce typ MnCrNi, případně CrNi. Tento typ ocelí má obsah chrómu kolem 1 % hmotnosti a dále odstupňovaný obsah niklu v rozmezí 0,40 až 4,70 % hmotností. Obsahy uhlíku se u těohto ocelí pohybuji v běžných rozmezích od 0,10 do 0,24 % hmotnosti. Zatím se v poměrně omezeném rozsahu setkáváme s používáním MnCrB oceli s obsahem uhlíku 0,28 až 0,35 %0.04 to 0.10% by weight. We also encounter a smaller range of use in steels alloyed with nickel, namely the MnCrNi or CrNi type. This type of steel has a chromium content of around 1% by weight and a further graded nickel content in the range of 0.40 to 4.70% by weight. The carbon content in these steels is in the usual range from 0.10 to 0.24% by weight. So far, we encounter the use of MnCrB steel with a carbon content of 0.28 to 0.35% in a relatively limited range.
C a obsahy manganu a chrómu charakteristickými pro MnCr typ oceli. Zvýšená prokalitelnost se dosahuje někdy přísadou bóru 0,001 až 0,005 hmotnosti u chrómmanganových ocelí s obsahem 0,28 až 0,35 % uhlíku.C and manganese and chromium contents characteristic of MnCr type steel. Increased hardenability is sometimes achieved by adding boron 0.001 to 0.005 by weight in chromium-manganese steels with a carbon content of 0.28 to 0.35%.
Všeobecně pro užívané oceli je charakteristický obsah chrómu kolem 1 % hmotnosti. To má za následek nízkou prokalitelnost cementované vrstvy, která je navíc heterogenní a skládá ee z karbidů a martnezitu. MnCr oceli s přísadou niklu, případně CrNi oceli, mají vyšší prokalitelnost a homogenitu cementované vrstvy.Generally, the chromium content of the steels used is around 1% by weight. This results in low hardenability of the cemented layer, which is also heterogeneous and consists of carbides and martensite. MnCr steels with nickel additions, or CrNi steels, have higher hardenability and homogeneity of the cemented layer.
Otázka rovnoměrné obrobitelnostj, případně zvyšování obrobitelnoetl, byla dosud řešena v omezené míře zvýšenými obsahy síry, tj. 0,020 až 0,035 % hmotnosti, případně i nad tuto mez. V omezené míře ee řeší i otázka morfologie vměstků přísadami vápníku. Omezená pozornost byla věnována i otázkám vysokoteplotního žíhání při teplotách řádově 980 °<3 s cílem zhrubnutí zrna, a tím i zkřehnutí oceli pro zvýšení obrobitelnosti.The issue of uniform machinability, or increasing machinability, has so far been addressed to a limited extent by increased sulfur contents, i.e. 0.020 to 0.035% by weight, or even above this limit. To a limited extent, the issue of inclusion morphology is also addressed by calcium additives. Limited attention has also been paid to the issues of high-temperature annealing at temperatures of the order of 980°C with the aim of grain coarsening and thus embrittlement of the steel to increase machinability.
Velikost skutečného austenitického zrna u běžně vyráběných ocelí pro cementaci bývá převážně v rozmezí 5 až 7 podle ASTM. U řady ocelí vyráběných taveb se setkáváme s hrubnutím austenitického zrna již při běžných teplotách expozice při cementaci 920 až 930 °C. Většinou nízká odolnost proti hrubnutí zrna a vyšší obsahy chrómu řádově kolem 1 % ve většině používaných ocelí prakticky vylučují kalení z teplot cementace e přichlazením, významné jak z energetického hlediska, tak i z hlediska finálních vlastností strojních dílců.The actual austenitic grain size of commonly produced steels for case hardening is mostly in the range of 5 to 7 according to ASTM. In many steels produced by melts, we encounter austenitic grain coarsening even at common exposure temperatures during case hardening of 920 to 930 °C. The mostly low resistance to grain coarsening and higher chromium contents of the order of around 1% in most of the steels used practically exclude hardening from case hardening temperatures and by cooling, which is important both from an energy point of view and from the point of view of the final properties of machine parts.
Z uvedeného hodnocení je zřejmé, že klíčovou otázku k efektivnímu řešení ocelí pro ohemicko-tepelné zpracování jes jemnozrnnost oceli a vysoká odolnost proti hrubnutí zrna při teplotách cementace, vhodná prokalitelnost výchozí oceli a cementované vrstvy, dobrá chemicko-tepelná zpracovatelnost s možností přímého kalení z teplot cementace, cena oceli, ovlivněná dostupností slitinových prvků a dobrá a rovnoměrná obrobitelnost ocelí jednotlivých typů a značek. Tyto otázky jsou tím závažnější, že oceli pro cementaci ee většinou zpracovávají v oblasti hromadné a sériové strojírenské výroby. Z cenového hlediska a také z hlediska dostupnosti slitinových prvků jsou dnes všeobecně velmi atraktivní oceli legované manganem, ohmem, případně kombinací obou prvků. Klíčovým prvkem ocelí pro cementaci strojních dílců vysoké jakesti je nesporně molybden, případně i nikl, a to především z hlediska prokalitelnost!, vlastností a struktury cementovaných vrstev. Oceli e molybdenem mají většinou i vyšší odolnost proti růstu zrna při cementaci. Zpravidla umožňují přímé kalení a všeobecně mají i vyšší prokalitelnost cementované vretvy.From the above evaluation it is clear that the key issue for the effective solution of steels for chemical-thermal treatment is the fine grain of the steel and high resistance to grain coarsening at carburizing temperatures, suitable hardenability of the starting steel and the cemented layer, good chemical-thermal processability with the possibility of direct hardening from carburizing temperatures, the price of steel, influenced by the availability of alloying elements and good and uniform machinability of steels of individual types and brands. These issues are all the more serious because steels for carburizing are mostly processed in the field of mass and serial mechanical engineering production. From the price point of view and also from the point of view of the availability of alloying elements, steels alloyed with manganese, manganese, or a combination of both elements are generally very attractive today. The key element of steels for carburizing high-quality machine parts is undoubtedly molybdenum, or possibly nickel, especially in terms of hardenability, properties and structure of the cemented layers. Steels with molybdenum usually also have higher resistance to grain growth during carburizing. They usually allow direct hardening and generally have higher hardenability than cemented carbides.
V souvislosti s ocelemi pro cementaci se doeud opomíjí význam dusíku jako mikrolegujíoího prvku. Na druhé straně se velmi často setkáváme se souběžným nasycováním vrstev při oementaci jak uhlíkem, tak dusíkem a cílem zlepšeni vlastností vrstev, případně zefektivnění technologie procesu. Dusík v nízkolsgovaných ocelích je většinou v rozmezí 0,005 ažIn connection with steels for case hardening, the importance of nitrogen as a microalloying element has been neglected. On the other hand, we very often encounter simultaneous saturation of layers during case hardening with both carbon and nitrogen with the aim of improving the properties of the layers or making the process technology more efficient. Nitrogen in low-alloy steels is usually in the range of 0.005 to
0,02.2 % hmotnosti a jeho nitridiclcá forma patří mezi klíčové otázky odolnosti proti hrábnutí austenitického zrna. V současné technické praxi je to většinou přísada hliníku, běžně používaná pro konečnou desoxidaci a denitrifikaci oceli, která vytváří podmínky pro tvorbu nitridů, nezbytných pro zamezení růstu zrna při teplotách expozice při cementaci. Při výrobě cementačních ocelí, charakterizovaných nízkým hmotnostním obsahem uhlíku převážně v rozmezí 0,14 až 0,24 % většinou dochází k výrazně rozdílné výtěžnosti hliníku od 20 do 80 %. Současně se setkáváme s odlišným podílem účinné složky hliníku, vázaného na dusík a hodnoceného jako hliník rozpustný. Jeho hodnota bývá určitým kritériem pro posouzení odolnosti proti růstu zrna, a proto ae někdy udává požadovanou minimální hodnotou 0,020 % hliníku rozpustného. Nelze opominout, že podmínky pro tvorbu nitridu hliníku jsou významně ovlivněny teplotní historií lité a tvářené oceli. Kromě toho zde významně spolupůsobí vzájemný poměr hliníku rozpustného a obsahu dusíku, případně hodnota jejich součinu.0.02.2% by weight and its nitrided form are among the key issues of resistance to austenitic grain cracking. In current technical practice, it is mostly an aluminum additive, commonly used for the final deoxidation and denitrification of steel, which creates conditions for the formation of nitrides, necessary to prevent grain growth at exposure temperatures during carburizing. In the production of case-hardening steels, characterized by a low carbon content, mainly in the range of 0.14 to 0.24%, there is usually a significantly different aluminum recovery from 20 to 80%. At the same time, we encounter a different proportion of the active component of aluminum, bound to nitrogen and evaluated as soluble aluminum. Its value is a certain criterion for assessing resistance to grain growth, and therefore sometimes indicates the required minimum value of 0.020% soluble aluminum. It cannot be overlooked that the conditions for the formation of aluminum nitride are significantly influenced by the temperature history of cast and wrought steel. In addition, the mutual ratio of soluble aluminum and nitrogen content, or the value of their product, also significantly interact here.
Mikroanalyticky jsme prokázali výrazné chemické nostejnorodosti v rozložení hliníku v oceli, ovlivněné pochody krystalizace a tuhnutím oceli. Prokázalo se také, že maximální a minimální obsahy hliníku v mikrooblastech jsou závislé na hodnotě obsahu hliníku rozpustného, stanoveného běžným chemickým rozborem. Při obsazích hliníku do 0,015 % je nutno počítat s mikrocblaetmi prakticky bez přítomného hliníku, což ae promítá v hrubší austenitioké zrno v těchto mikrooblastech. Úvaha o možnosti vyloučení těchto chemických mikronestejností difúzním žíháním je velmi problematická. Nepříznivě zde působí i velikost atomového poloměru hliníku, který je větší než u železa a udává se 0,128 ^um. Prokázalo so také, že zvýšení hliníku rozpustného např. na 0,070 % vodo ke tvorbě hrubších nitridů, které jsou málo účinné z hlediska odolnosti proti růstu zrna. Při obvyklých hmotnostních obsazích dusíku 0,007 až 0,012 % a hliníku rozpustného 0,910 až 0,030 % v nízkolegovaných nízkouhlíkových ocelích dochází za běžnýeh podmínek výroby a zpraoování pouze k částečné vazbě dusíku na hliník, jehož hodnota 0,005 % zajištuje dobrou odolnost proti růstu zrna, například u ooeli typu lélínCr, která má běžnou velikost zrna 5 až 7 podle ASTM. Zbývající volný dusík v nízkolegovaných ocelích je vázán na nitridotvorné slitinové prvky jak© chróm, mangan a molybden, případně i železe, tedy na prvky a relativně vysokým obsahem, ve srovnání s obsahem hliníku. Na druhé straně mají uváděné slitinové prvky podstatně nižší zápornou hodnotu volné entalpie ÁG pro vznik nitridu, ve srovnání a hliníkem a také menší stabilitu při ohřevu na austenitizační teplotu. Při auatenitizačním ohřevů je podstatná část obsahu dusíku v nevázané formě v tuhém roztoku železaMicroanalytically, we have demonstrated significant chemical inhomogeneities in the distribution of aluminum in steel, influenced by crystallization processes and solidification of steel. It has also been shown that the maximum and minimum aluminum contents in microregions depend on the value of the soluble aluminum content, determined by conventional chemical analysis. At aluminum contents up to 0.015%, it is necessary to count on microregions practically free of aluminum, which is reflected in coarser austenitic grains in these microregions. The consideration of the possibility of eliminating these chemical microinhomogeneities by diffusion annealing is very problematic. The size of the atomic radius of aluminum, which is larger than that of iron and is stated to be 0.128 µm, also has an unfavourable effect here. It has also been shown that increasing the soluble aluminum content, e.g. to 0.070%, leads to the formation of coarser nitrides, which are not very effective in terms of resistance to grain growth. With the usual nitrogen content of 0.007 to 0.012% and soluble aluminum of 0.910 to 0.030% in low-alloyed low-carbon steels, under normal production and processing conditions, only a partial binding of nitrogen to aluminum occurs, the value of which, 0.005%, ensures good resistance to grain growth, for example in steels of the LehlinCr type, which has a common grain size of 5 to 7 according to ASTM. The remaining free nitrogen in low-alloyed steels is bound to nitride-forming alloy elements such as chromium, manganese and molybdenum, and possibly also iron, i.e. to elements with a relatively high content, compared to the aluminum content. On the other hand, the mentioned alloy elements have a significantly lower negative value of the free enthalpy ÁG for nitride formation, compared to aluminum, and also less stability when heated to the austenitizing temperature. During austenitizing heating, a significant part of the nitrogen content is in unbound form in a solid solution of iron
Uvedené nevýhody odstraňuje nízkolegovaná konstrukční ocel určená pro chemicko-tepelné zpracování a zušleohtování podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že ocel obsahuje v množstvích podle hmotnosti 0,10 až 0,65 % uhlíku, 0,40 až 1,50 % manganu, stopy až 0,35 % křemíku, 0,30 až 1,50 % ohromu, nečistoty jako jo fosfor od stop do 0,035 % a eíra od stop do 0,080 %, a dálo 0,012 až 0,070 % dusíku a 0,003 až 0,050 % hliníku rozpustného, zbytek železo. Další zlepšení vlastností oceli lze docílit přísadou molybdenu 0,10 až 0,50 % hmotnosti, případně dále přísadou olova 0,04 až 0,30 % hmotnosti.The above disadvantages are eliminated by the low-alloy structural steel intended for chemical-thermal treatment and refining according to the invention. The essence of the invention lies in the fact that the steel contains in amounts by weight of 0.10 to 0.65% carbon, 0.40 to 1.50% manganese, traces of up to 0.35% silicon, 0.30 to 1.50% iron, impurities such as phosphorus from traces to 0.035% and zinc from traces to 0.080%, and also 0.012 to 0.070% nitrogen and 0.003 to 0.050% soluble aluminum, the rest iron. Further improvement of the properties of the steel can be achieved by adding molybdenum 0.10 to 0.50% by weight, or further by adding lead 0.04 to 0.30% by weight.
.4.4
Výsledky orientačních zkoušek vedly k mikrolegování nízkolegované manganchrómové oce li, určené pro cheaicko-tepelná zpracování. Potvrdilo se především, že přísada dusíku při spívá k výraznému zjemnění austenitického zrna, zvyfiuje prokalitelnost jak základní oceli tak cementované vrstvy. Neméně významné je i zvýšení tvrdosti cementované vrstvy. To je dáno především tím, že přísada dusíku zvyšuje aktivitu uhlíku v auetenitu. Tato otázka je závažná zejména u ocelí nízkolegovaných chrómem, kdy dochází k potlačení výskytu karbidů chrómu ve vrstvě, a tím ke zvýšení tvrdosti a prokalitelnosti.The results of the orientation tests led to the microalloying of low-alloyed manganese-chromium steel intended for chemical-thermal processing. It was confirmed, in particular, that the addition of nitrogen contributes to a significant refinement of the austenitic grain, increases the hardenability of both the base steel and the cemented layer. No less significant is the increase in the hardness of the cemented layer. This is due primarily to the fact that the addition of nitrogen increases the activity of carbon in austenite. This issue is particularly serious for steels low-alloyed with chromium, when the occurrence of chromium carbides in the layer is suppressed, thereby increasing hardness and hardenability.
Přísada dusíku dále vede ke snížení teplot přeměn, a tím i možnému použití nižších teplot chemioko-tepelného zpracováni a teplot při kalení. Možné nižší kalicí teploty jednoznačně přiepívají i k tvorbě menších deformací. Ve spojení s příznivými parametry prokalitelnosti jsou tak vytvořeny optimální předpoklady pro nižší ochlazovaoí rychlosti, a to i u rozměrnějších součástí.The addition of nitrogen also leads to a reduction in transformation temperatures, and thus the possible use of lower temperatures for chemical-thermal processing and hardening. Possible lower hardening temperatures clearly contribute to the formation of smaller deformations. In conjunction with favorable hardenability parameters, optimal conditions are created for lower cooling rates, even for larger components.
Neméně významným efektem vyplývajícím z jemnozrnné struktury při mikrolegování dusíkem jsou i příznivé hodnoty vrubové houževnatosti v kaleném stavu. Na druhé straně normalizační žíhání s pomalým ochlazováním vede k významnému snížení houževnatosti, a to přede vším vlivem tvorby nitridů slitinových prvků. Zhoršená vrubová houževnatost zde vytváří vhodné podmínky pro dobrou obrobitelnost oceli.An equally significant effect resulting from the fine-grained structure during nitrogen microalloying is the favorable values of notch toughness in the hardened state. On the other hand, normalizing annealing with slow cooling leads to a significant decrease in toughness, primarily due to the formation of nitrides of alloying elements. The deteriorated notch toughness here creates suitable conditions for good machinability of the steel.
Ocel podle příkladu složení obsahuje v hmotnostní koncentraci 0,l6 % uhlíku, 0,78 % manganu, 0,35 % křemíku, 0,028 % síry, 0,95 % chrómu, 0,018 % hliníku rozpustného, 0,033 % dusíku, zbytek železo. Ocel se vyrábí běžnými metalurgickými postupy. K legování dusíku je možno použít vhodné organické látky, nadusičené feroslitiny, případně i plynnou směs s dusíkem, resp. s jeho sloučeninou.Steel according to the composition example contains in mass concentration 0.16% carbon, 0.78% manganese, 0.35% silicon, 0.028% sulfur, 0.95% chromium, 0.018% soluble aluminum, 0.033% nitrogen, the rest iron. Steel is produced by conventional metallurgical processes. For alloying nitrogen, it is possible to use suitable organic substances, nitrogen-rich ferroalloys, or even a gaseous mixture with nitrogen or its compound.
Ocel tohoto složení vykazuje tyto základní parametry:Steel of this composition has the following basic parameters:
velikost podle ASTM 9/l0size according to ASTM 9/l0
Austefiftioké zrně práh hrubnutí ®C 1 050 až 1 080Austenitic grain coarsening threshold ®C 1,050 to 1,080
ProkalitelnostHardenability
Vrubová houževnatost KCV při 20 ®CNotch toughness KCV at 20 °C
J HV-ll mm 290 cementovaná vrstvaJ HV-ll mm 290 cemented layer
J 58 HRC - am 42 vzorek kalen 850 ®C/olej popuštěn 180 ®C/vzduch 60J 58 HRC - am 42 sample hardened 850 ®C/oil tempered 180 ®C/air 60
R g KV 1 245 MPaR g KV 1 245 MPa
Jaké další příklad složení uválíme ocel s hmotnostním obsahem 0,17 % uhlíku, 1,06 % manganu, 0,34 % křemíku, 0,022 % fosforu, 0,020 % síry, 0,98 % chrómu, 0,010 % hliníku rozpustného, 0,027 % dusíku, zbytek železo.What other example of composition would we give for steel with a mass content of 0.17% carbon, 1.06% manganese, 0.34% silicon, 0.022% phosphorus, 0.020% sulfur, 0.98% chromium, 0.010% soluble aluminum, 0.027% nitrogen, the rest iron.
Ocel tohoto složení vykazuje tyto základní parametry:Steel of this composition has the following basic parameters:
ύ 3&·ύ 3&·
viz dšlší 2 příklady /ocel s Me, ocel a Pb/see other 2 examples /steel with Me, steel and Pb/
Z uváděného je zřejmé, že nízkolegovaná ocel podle vynálezu mikrolegovaná dusíkem, splňuje většinu nároků kladených na oceli pro chemickc-tepelné zpracování. S úspěchem může nahradit řadu značek ocelí legovaných málo dostupným molybdenem, případně nahradit část molybdenu nebo niklu v oceli. Ocel podle vynálezu je možno použít rovněž pro Výrobu strojních součásti kalených a popuštěných, jako například pružin.From the above it is clear that the low-alloy steel according to the invention, microalloyed with nitrogen, meets most of the requirements placed on steels for chemical-thermal treatment. It can successfully replace a number of steel brands alloyed with scarcely available molybdenum, or replace part of the molybdenum or nickel in the steel. The steel according to the invention can also be used for the production of hardened and tempered machine parts, such as springs.
Ocel podle vynálezu je zvláště vhodná pro výrobu ozubených kol a dalších strojních součástí, které se podrobují chemio^e-tepelnému zpracování s cílem dosažení vysoké tvrdosti funkčních ploch a s vysokými/nároky na odolnost proti rázovému namáhání.The steel according to the invention is particularly suitable for the production of gears and other machine components which are subjected to chemical-thermal treatment with the aim of achieving high hardness of functional surfaces and with high demands on resistance to impact stress.
Ocel podle dalšího příkladu provedení obsahuje v hmotnostní koncentraci 0,20 % uhlíku, 0,29 % křemíku, 0,023 % fosforu, 0,018 % síry, 0,60 % chrómu, 0,017 % hliníku rozpustného, O,1023 % dusíku a 0,22 % molybdenu, zbytek železo.Steel according to another embodiment contains in a mass concentration of 0.20% carbon, 0.29% silicon, 0.023% phosphorus, 0.018% sulfur, 0.60% chromium, 0.017% soluble aluminum, 0.1023 % nitrogen and 0.22% molybdenum, the remainder being iron.
-Ocel tohoto složení vykazuje tyto základní parametry» velikost yedle ASTM-Steel of this composition has the following basic parameters: size according to ASTM
Austenitické zrno o práh hrubnutí CAustenitic grain coarsening threshold C
ProkalitelnostHardenability
J HV - 11 mm cementovaná vrstva J 58 - HRC - mmJ HV - 11 mm cemented layer J 58 - HRC - mm
9/109/10
070 až 1 100070 to 1,100
315315
Vrubová houževnatost vzorek kalen 850 °C/olejNotch toughness sample hardened 850 °C/oil
KOV při 20 ®C J.om“2 popuštěn 180 ®C/vzduoh 65METAL at 20 °C J.om“ 2 tempered 180 °C/air 65
Ra z HV 1 320 MPaR a z HV 1 320 MPa
Ocel podle jiného příkladu provedení obsahuje v hmotnostní koncentraci 0,22 % uhlíku,The steel according to another embodiment contains a mass concentration of 0.22% carbon,
0,25 % křemíku, 0,019 % fosforu, 0,018 % síry, 0,80 % chrómu, 0,019 % hliníku rozpustného,0.25% silicon, 0.019% phosphorus, 0.018% sulfur, 0.80% chromium, 0.019% soluble aluminum,
0,025 % dusíku a 0,08 % olova, zbytek železo.0.025% nitrogen and 0.08% lead, the rest iron.
Ocel tohoto složení vykazuje tyto základní parametry»Steel of this composition has the following basic parameters»
Austenitioké zrno velikost podle ASTM práh hrubnutí *CAustenitic grain size according to ASTM coarsening threshold *C
8/98/9
060 až 1 080060 to 1,080
ProkalltelnostForgiveness
Vrubová houževnatost KOV při 20 ®C J. cm“2 Notch toughness of METAL at 20 °C J. cm“ 2
J HV - 11 srn 330 cementovaná vrstvaJ HV - 11 srn 330 cemented layer
J 58 HRC - ne 45 vzorek kalen 850 ®C/olej popuštěn 180 ®C/vzduch 45J 58 HRC - no 45 sample hardened 850 ®C/oil tempered 180 ®C/air 45
RB z HV 1 290 MPaR B from HV 1 290 MPa
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS476780A CS216366B1 (en) | 1980-07-03 | 1980-07-03 | Structural steel for cheaioco-heat treatment and heat treatment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS476780A CS216366B1 (en) | 1980-07-03 | 1980-07-03 | Structural steel for cheaioco-heat treatment and heat treatment |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS216366B1 true CS216366B1 (en) | 1982-10-29 |
Family
ID=5391168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS476780A CS216366B1 (en) | 1980-07-03 | 1980-07-03 | Structural steel for cheaioco-heat treatment and heat treatment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS216366B1 (en) |
-
1980
- 1980-07-03 CS CS476780A patent/CS216366B1/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8858736B2 (en) | Austempered ductile iron, method for producing this and component comprising this iron | |
| US5660647A (en) | Rolling bearing with improved wear resistance | |
| US20110002807A1 (en) | Steel for induction hardening | |
| Llewellyn et al. | Metallurgy of boron-treated low-alloy steels | |
| US9890446B2 (en) | Steel for induction hardening roughly shaped material for induction hardening | |
| US20160160327A1 (en) | Steel for nitrocarburizing, nitrocarburized steel part, and producing method of nitrocarburized steel part | |
| GB2310466A (en) | Rolling bearing | |
| JP4047499B2 (en) | Carbonitriding parts with excellent pitting resistance | |
| AU744729B2 (en) | Process for manufacturing a carburized or carbonitrided steel component, and steel for the manufacture of this component | |
| EP1302556A1 (en) | Stainless steel sheet product good of delayed fracture-strength and manufacturing method thereof | |
| JP3232664B2 (en) | Rolling bearing | |
| JP4847681B2 (en) | Ti-containing case-hardened steel | |
| ES2878652T3 (en) | Procedure for the fabrication of a case-hardened steel construction part | |
| JP2025098286A (en) | Carburized component | |
| US20230151853A1 (en) | Carburized bearing | |
| CS216366B1 (en) | Structural steel for cheaioco-heat treatment and heat treatment | |
| JP7698476B2 (en) | Carburized parts | |
| RU2040584C1 (en) | Constructional steel | |
| JP2023102175A (en) | steel member | |
| RU2400558C2 (en) | Armour heat-resistant welded martensitic steel | |
| RU2845799C1 (en) | Grinding ball with steel diameter of 80-140 mm with high impact resistance and high volume wear resistance | |
| JPH04160135A (en) | Steel for carburization | |
| JP7727182B2 (en) | Carburized parts and their manufacturing method | |
| KR100913172B1 (en) | Carburizing ultra high strength steel with excellent contact fatigue strength | |
| JPH06220579A (en) | Soft-nitriding steel |