CS216366B1 - Construction steel for chemical-thermal treatment and refining - Google Patents
Construction steel for chemical-thermal treatment and refining 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
- weight
- nitrogen
- chemical
- Prior art date
Links
- 238000007670 refining Methods 0.000 title claims description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title abstract description 82
- 239000010959 steel Substances 0.000 title abstract description 82
- 238000010276 construction Methods 0.000 title abstract 2
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 title 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 46
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 11
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims abstract description 10
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 8
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 19
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 18
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229910000746 Structural steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 13
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 230000035939 shock Effects 0.000 abstract 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 6
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 6
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 5
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 4
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QDLZHJXUBZCCAD-UHFFFAOYSA-N [Cr].[Mn] Chemical compound [Cr].[Mn] QDLZHJXUBZCCAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- -1 titanium carbides Chemical class 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical group [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- BQKCOFRVVANBNO-UHFFFAOYSA-N chromium manganese Chemical compound [Cr][Mn][Cr] BQKCOFRVVANBNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 description 1
- BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N hydridophosphorus(.) (triplet) Chemical compound [PH] BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000013409 limited attention Diseases 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 238000010310 metallurgical process Methods 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000010583 slow cooling Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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 ee. low-alloy construction steel, suitable for chemical-heat treatment such as oeaentaoo, high-stress components such as toothed kol. The essence of the invention lies in the steel, steel has a chemical composition of 0.10 up to 0.65% carbon, 0.40 to 1.50 $ manganese, traces up to 0.35% silicon, 0.30 to 1.50% dazzling, impurities like phosphorus at most 0.035% and sulfur not more than 0.080%; 0.012 to 0.070% nitrogen; 0.05% aluminum soluble, the rest iron. The properties of oooli can be improved a content by weight of 0.10 to 0.50% molybdenum and 0.04 to 0.30% lead. The steel of the invention is advantageous for others processing by oheai-fire techniques such as ceaentaeo, nitrocementation, and the like. The steel of the invention is particularly suitable for production of gears, springs and more machine parts where they are desirable high functional surface hardness and durability against shocks.
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 principle of the invention consists in that the steel has a chemical composition according to a weight of 0.10 to 0.65% carbon, 0.40 to 1.50 $ manganese, traces up to 0.35% silicon, 0.30 to 1.50% tremendous impurities such as phosphorus not more than 0.035% and sulfur not more than 0.080%, further comprising 0.012 to 0.070% nitrogen and 0.005 to 0.05% soluble aluminum, the remainder iron. The properties of the ool can be improved by weight contents 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-heating processes such as ceaentaeo, nitro-cementation and the like. The steel according to the invention is particularly suitable for the production of gears, springs and other machine parts where high hardness of functional surfaces and impact resistance are desirable.
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 present invention relates to structural steels for heat-treatment and refining, such as cementation, nitro-cementation, and to achieve the beneficial properties of surface-hardened layers of highly stressed machine parts as well as hardness and tempering strength parts.
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 significantly contributes to the final properties of machine parts and their efficient production, especially to economical chemical-thermal processing. Most of these requirements are met primarily by steels alloyed with a combination of chromium, molybdenum or 1 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 typically characterized by a low chromium content, on the order of about 0.5% by weight of Cr, which contributes to lower deformations during hardening for cementation. The acceptable hardenability of the higher carbon content cemented layer is influenced by the addition of molybdenum in the range of 0.2 to 0.5% by weight. Molybdenum steels are fine-grained with a grain size of 7/8 according to ASTU. They also have good resistance to grain coarsening during heat treatment. Steels intended for the most exposed parts also have a nickel additive in the range of 1.5 to 4.0% by weight. The carbon content of these steels predominantly in the range of 0.10 to 0.25% by weight influences the required strength and eventually the toughness of the cemented steel core.
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 continuously decreasing availability and increasing price of molybdenum and nickel on world markets force the search for replacement types of steels mostly with the addition of manganese and chromium, possibly with their combination. The most common mass contents of manganese are in the range of 0.75 to 1.4o%, chromium 0.50 to 1.15 56, the carbon content is generally in the range of 0.14 to 0.24 56. Today, substitute steels also include steels and a mountain additive, most often having a weight content in the range of 0.0005 to 0.0030%. Boron additive is used in many types of steel alloyed with Mn, Cr, Mo, Ni or its combinations. In most cases, there are reduced contents of the mentioned alloy elements of common types of boron-free steels. The disadvantage is that higher chromium contents as well as the addition of boron only increase the hardenability of the initial ooeli. These elements practically do not increase the hardenability and the desired 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 boron-added steels, this is relatively low production reliability to achieve reliable boron efficiency on hardenability, requiring special measures to ensure effective oxygen and nitrogen bonding. The nitrogen additive used is most often titanium. On the other hand, the resulting products such as titanium carbides and nitrides lead to a worse 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 workability of steels for cementation, great attention is paid to increasing the machinability of these steels. The simplest way to increase machinability is to increase the sulfur content of the steel in the range of 0.020 to 0.080 56. We also encounter eo with the addition of lead in the range of 0.04 to 0.30 56. Finally, it is also a question of controlled morphology and inclusions properties concurrently reducing 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 machine parts to be emitted. In these steels, the weight 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 not more than 0.035 56. In a relatively limited MmCrTi steels with titanium addition are produced to a large 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. A smaller range of applications is found in steels alloyed with nickel and either slaughterhouses of the type MnCrNi or CrNi. This type of steel has a chromium content of about 1% by weight and a graded nickel content of 0.40 to 4.70% by weight. The carbon contents of these steels are normally in the range of 0.10 to 0.24% by weight. MnCrB steel with a carbon content of 0.28 to 0.35% has been used to a relatively limited extent
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 the MnCr type of steel. Increased hardenability is sometimes achieved by adding boron 0.001 to 0.005 weight for chromium-manganese steels containing 0.28 to 0.35% carbon.
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.In general, the steels used are characterized by a chromium content of about 1% by weight. This results in low hardenability of the cementitious layer, which in addition is heterogeneous and consists of carbides and martnezite. MnCr steels with the addition of nickel or CrNi steel 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 question 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 ee also solves the question of inclusions morphology with calcium additives. Limited attention was also paid to the issues of high temperature annealing at temperatures of the order of 980 ° <3 with the aim of coarsening the grain and hence brittleness 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 cementation steels is predominantly in the range of 5 to 7 according to ASTM. In a number of steels produced by melting, austenitic grain coarsening is already at normal exposure temperatures during cementation of 920 to 930 ° C. Mostly low grain coarse resistance and higher chromium contents of about 1% in most used steels practically eliminate hardening from cementation and aftercooling temperatures, important both in terms of energy and 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 obvious that the key question for efficient solution of steels for heat-heat treatment is the fine-grained steel and high resistance to grain coarsening at cementation temperatures, suitable hardenability of the starting steel and cemented layer, good chemical-thermal workability with direct hardening from temperatures cementation, steel price, influenced by the availability of alloy elements and good and uniform machinability of steels of different types and brands. These issues are all the more serious as ee cementation steels are mostly processed in the mass and mass engineering sectors. In terms of price and also in terms of the availability of alloy elements, today generally very attractive steels are alloyed with manganese, ohm, or a combination of both elements. The key element of steels for the cementation of machine parts of high quality is undoubtedly molybdenum, eventually nickel, especially in terms of hardenability, properties and structure of cemented layers. Steel with molybdenum usually have higher resistance to grain growth during cementation. As a rule, they allow direct hardening and generally have a higher hardenability of the cemented strand.
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 cementation, the importance of nitrogen as a microalloying element is omitted. On the other hand, we very often encounter simultaneous saturation of layers during carbonation with nitrogen and the aim is to improve the properties of the layers or to streamline the process technology. Nitrogen in low-alloy steels is generally 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 nitride form are among the key issues of austenitic grain rake resistance. In current technical practice, it is usually an aluminum additive commonly used for the final deoxidation and denitrification of steel that creates the conditions for nitride formation necessary to prevent grain growth at exposure temperatures during cementation. In the manufacture of case-hardening steels characterized by a low carbon content predominantly in the range of 0.14 to 0.24%, the aluminum yield is significantly different from 20 to 80%. At the same time, a different proportion of the active ingredient, aluminum bound to nitrogen and evaluated as soluble aluminum, is encountered. Its value is a certain criterion for assessing the resistance to grain growth and therefore ae sometimes gives the required minimum value of 0.020% of soluble aluminum. It should not be forgotten that the conditions for the formation of aluminum nitride are significantly influenced by the temperature history of cast and wrought steel. In addition, the ratio of the soluble aluminum to the nitrogen content, or the value of their product, plays an important role.
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 demonstrated significant chemical heterogeneity 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 the microblasts depend on the value of the soluble aluminum content determined by conventional chemical analysis. At aluminum contents of up to 0.015%, microclaps with virtually no aluminum present are to be expected, which is reflected in the coarser austenitic grain in these micro-regions. Consideration of the possibility of elimination of these chemical micro-conformities by diffusion annealing is very problematic. The atomic radius of aluminum, which is larger than that of iron and is reported to be 0.128 .mu.m, also has an adverse effect. It has also been shown that increasing aluminum soluble to, for example, 0.070% water to produce coarser nitrides that are poorly effective in terms of grain growth resistance. With conventional nitrogen contents of 0.007 to 0.012% and 0.910 to 0.030% soluble aluminum in low-alloy low carbon steels, under normal manufacturing and processing conditions, only a partial nitrogen-to-aluminum bond of 0.005% provides good grain growth resistance, such as the ooeli type llinCr having a conventional ASTM grain size of 5-7. The remaining free nitrogen in low-alloy steels is bound to nitride-forming alloy elements such as chromium, manganese and molybdenum, possibly even iron, i.e. to elements and a relatively high content, compared to the aluminum content. On the other hand, said alloy elements have a substantially lower negative value of free enthalpy GG for nitride formation, compared to aluminum, and also less stability when heated to an austenitization temperature. In auatenitization heating, a substantial part of the nitrogen content in unbound form is in a solid iron solution
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.These disadvantages are overcome by the low-alloy structural steel intended for chemical-heat treatment and refining according to the invention. The principle of the invention is that the steel contains, in amounts by weight, 0.10 to 0.65% carbon, 0.40 to 1.50% manganese, traces up to 0.35% silicon, 0.30 to 1.50% w / w impurities such as phosphorus from trace to 0.035% and erir from trace to 0.080%, and gave 0.012 to 0.070% nitrogen and 0.003 to 0.050% aluminum soluble, the remainder iron. Further improvement of the steel properties can be achieved by adding molybdenum from 0.10 to 0.50% by weight, or further by adding lead from 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 microalloying of low-alloy manganese chromium steel intended for cheaic-heat treatment. In particular, it has been confirmed that the addition of nitrogen during the process results in a significant refinement of the austenitic grain, increasing the hardenability of both the base steel and the cemented layer. Equally important is the increase in hardness of the cemented layer. This is mainly due to the fact that the addition of nitrogen increases the activity of carbon in the auetenite. This issue is particularly important in the case of low-alloy steels, which suppress the presence of chromium carbides in the layer, 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.Furthermore, the addition of nitrogen leads to a reduction of the conversion temperatures and thus the possible use of lower chemiocothermal treatment temperatures and quenching temperatures. Possible lower quenching temperatures clearly contribute to the formation of smaller deformations. In conjunction with favorable hardenability parameters, optimum conditions are created for lower cooling rates, even for larger parts.
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.Equally significant effect resulting from the fine-grained structure during micro-alloying with nitrogen is the favorable values of notch toughness in the hardened state. On the other hand, normal annealing with slow cooling leads to a significant reduction in toughness, in particular due to the formation of nitrides of alloy 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.The steel according to the example composition contains 0.16% by weight carbon, 0.78% manganese, 0.35% silicon, 0.028% sulfur, 0.95% chromium, 0.018% soluble aluminum, 0.033% nitrogen, the remainder iron. Steel is produced by conventional metallurgical processes. Suitable nitrogen-alloying agents can be used with suitable organic substances, oversprayed ferro-alloys, or even a gaseous mixture with nitrogen, resp. with 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 9/10
Austefiftioké zrně práh hrubnutí ®C 1 050 až 1 080Austefifti grains Coarse 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-11 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 composition is steel containing 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 next 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 foregoing, it is clear that the low alloyed steel of the invention microalloyed with nitrogen meets most of the demands made on steels for chemical-heat treatment. It can successfully replace a number of steel grades alloyed with poorly available molybdenum, or possibly replace some 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 parts which are subjected to a chemio-heat treatment in order to achieve a high hardness of the functional surfaces and with high demands on the impact resistance.
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 comprises a concentration by weight of 0.20% carbon, 0.29% silicon, 0.023% phosphorous, 0.018% sulfur, 0.60% chromium, 0.017% of soluble aluminum, O, 1,023% nitrogen and 0.22 % molybdenum, the rest iron.
-Ocel tohoto složení vykazuje tyto základní parametry» velikost yedle ASTMThe steel of this composition exhibits these basic parameters yedle size ASTM
Austenitické zrno o práh hrubnutí CAustenitic grain with coarsening threshold
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 CC J.om ” 2 tempered 180 CC / air 65
Ra z HV 1 320 MPaR a from HV 1320 MPa
Ocel podle jiného příkladu provedení obsahuje v hmotnostní koncentraci 0,22 % uhlíku,According to another embodiment, the steel contains 0.22% carbon by weight,
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 shows these 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 1080
ProkalltelnostProkalltelnost
Vrubová houževnatost KOV při 20 ®C J. cm“2 Notched toughness of KOV at 20 ®C J. cm 2
J HV - 11 srn 330 cementovaná vrstvaJ HV - 11 germany 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 | Construction steel for chemical-thermal treatment and refining |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS476780A CS216366B1 (en) | 1980-07-03 | 1980-07-03 | Construction steel for chemical-thermal treatment and refining |
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 | Construction steel for chemical-thermal treatment and refining |
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 |
|---|---|---|
| EP2092089B1 (en) | Austempered ductile iron, method for producing this and component comprising this iron | |
| KR101280203B1 (en) | Carburized steel part | |
| CZ292392B6 (en) | Martensitic stainless steel with enhanced machining property | |
| KR101671133B1 (en) | Case-hardened steel and carburized material | |
| EP0458646A1 (en) | Bearing steel | |
| FI101403B (en) | Wear-resistant steel | |
| CN112877591B (en) | High-strength and high-toughness hardware tool and steel for chain and manufacturing method thereof | |
| JP4047499B2 (en) | Carbonitriding parts with excellent pitting resistance | |
| CN101946019A (en) | Rail steel with an excellent combination of wear properties and rolling contact fatigue resistance | |
| CN101880822B (en) | Hot rolled high-ductility carbon steel for passenger traffic steel rails | |
| US4058650A (en) | Back material of metal band saw high in fatigue strength | |
| JPH0625823A (en) | Parts made of carburized steel excellent in pitting resistance | |
| JP3232664B2 (en) | Rolling bearing | |
| JP4847681B2 (en) | Ti-containing case-hardened steel | |
| KR20080056945A (en) | Carburizing ultra high strength steel with excellent contact fatigue strength | |
| KR101115761B1 (en) | Steel restrained from surface decarborization and manufacturing method for the same | |
| CS216366B1 (en) | Construction steel for chemical-thermal treatment and refining | |
| RU2040584C1 (en) | Constructional steel | |
| JP2003231943A (en) | Case hardened steel with excellent temper softening resistance | |
| JP6801542B2 (en) | Mechanical steel and its cutting method | |
| CA2607641C (en) | Steel alloy for cutting tools | |
| JP2000144333A (en) | High hardness high speed tool steel by melting | |
| KR100913172B1 (en) | Carburizing ultra high strength steel with excellent contact fatigue strength | |
| SU1117335A1 (en) | Steel | |
| JPH04160135A (en) | Steel for carburization |