CS224540B1

CS224540B1 - Chrome-mangenese-silicon-vanadium steel,particularly for toothed heels with face hardened teeth being treatened by ionic nitridation

Info

Publication number: CS224540B1
Application number: CS126782A
Authority: CS
Inventors: Josef Ing Csc Bystricky; Karel Ing Nozar; Rudolf Dipl Tech Janota
Original assignee: Bystricky Josef; Karel Ing Nozar; Rudolf Dipl Tech Janota
Priority date: 1982-02-24
Filing date: 1982-02-24
Publication date: 1984-01-16

Description

Vynález se týká chrómmangankřemíkvanadová oceli pro ozubená kola s povrchově tvrzenými zuby iontovou nitridací, u které se povrchové zpevnění zubů ozubených kol děje v plasmě v intenzívním proudu doutnavého výboje.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to chromium-manganese-vanadium steel for gear wheels with surface hardened teeth by ion nitriding, wherein the surface hardening of the gear teeth occurs in plasma in an intense glow discharge stream.

Až dosud se povrchové tvrzení zubů ozubených kol tak zvanou klasickou nitridací provádí sycením povrchu oceli dusíkem při teplotě okolo 500 °C, tj. přibližně v oblasti největší rozpustnosti dusíku v železe a. Pro tento způsob povrchového ztvrzování zubů ozubených kol se používá vysocepevných chrómmolybdenvanadových a chrómniklmolybdenových ocelí, jejichž dlouhodobé nitridování není spojeno s nebezpečím vzniku popouštění křehkosti. Nevýhodou těchto vysocepevných ocelí jsou však vysoké náklady na jejich výrobu.Until now, the surface hardening of the gear teeth by so-called conventional nitriding has been carried out by saturating the steel surface with nitrogen at a temperature of about 500 ° C, i.e. approximately in the region of greatest nitrogen solubility in iron a. steels whose long-term nitriding is not associated with the risk of brittleness tempering. The disadvantage of these high-strength steels, however, is their high production costs.

Uvedený nedostatek odstraňuje vysocepevná úsporně legované chrómmangankřemíkvanadová ocel podle vynálezu, která je legována podstatně úspornějším způsobem než dosud používané oceli. Vynález přitom vychází z poznatku, že na rozdíl od tak zvané klasické nitridace ztrácí legování materiálu některými legujícími prvky svůj význam použitím nové progresivní metody nitridace v doutnavém výboji, a které teplotní oblast sycení povrchu oceli dusíkem a doba ohřevu a zchladnutí v oblasti křehnutí může být bezprostředně přizpůsobena požadavkům materiálu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že ocel, která má podobné fyzikálně metalurgické vlastnosti jako ež dosud používané chrómmolybdenvanadové a chromniklmolybdenové oceli, má následující směrné chemické složení: kromě železa obsahuje v hmotnostních množstvích 0,32 až 0,40 % uhlíku, 1,3 až 1,6 % chrómu, 0,9 až 1,2% manganu, 0,7 až 1,0 % křemíku, 0,08 až 0,12 % vanadu a stopy až 0,035 % fosforu a stopy až 0,035 % síry.This deficiency is overcome by the high-strength, economically alloyed chromium-manganese-aluminum-vanadium steel of the invention, which is alloyed in a substantially more economical manner than the steels used hitherto. The invention is based on the finding that, unlike the so-called conventional nitriding, the alloying of the material by some alloying elements loses its importance by using a new progressive nitriding method in a glow discharge, and which temperature saturation region of the steel surface adapted to material requirements. The principle of the invention is that a steel having similar physical metallurgical properties to the chromium molybdenum and chromium nickel molybdenum steels used hitherto has the following guideline chemical composition: besides iron, it contains 0.32 to 0.40% by weight of carbon, 1.3 to 1.6% chromium, 0.9-1.2% manganese, 0.7-1.0% silicon, 0.08-0.12% vanadium and traces up to 0.035% phosphorus and traces up to 0.035% sulfur.

Toto chemické složení oceli určují její příznivé metalurgické vlastnosti při tavení, odlévání, tváření a tepelném zpracování. Obsah legujících prvků oceli je volen tak, aby u výkovků o průměru nebo tloušlky stěny 300 mm bylo dosahováno následujících pevnostních e plastických vlastností:This chemical composition of the steel is determined by its favorable metallurgical properties during melting, casting, forming and heat treatment. The content of alloying elements of steel is chosen so that the following strength and plastic properties are achieved for forgings with a diameter or wall thickness of 300 mm:

pevnost v tahu 750 ež 900 MPa, minimální mez kluzu v tahu 550 MPa, minimální tažnost 13 %, minimální kontrakce 50 %, minimální vrubová houževnatost 70 J.cm .tensile strength 750 to 900 MPa, minimum yield strength 550 MPa, minimum elongation 13%, minimum contraction 50%, minimum notch toughness 70 J.cm.

Pevnostní vlastnosti navrhované oceli příznivě ovlivňuje přísada křemíku v důsledku jeho vysokého zpevňujícího účinku. Křemík navíc zvyěuje prokalitelnost ocele e odolnost proti popouštění. Mangan a chrom zlepšují pevnostní vlastnosti ocele a zejména její prokalitelnost. Příáeda vanadu zaručuje jemnozrnnost ocele a výrazně zvyšuje její mez kluzu.The strength of the proposed steel is favorably influenced by the addition of silicon due to its high strengthening effect. In addition, silicon increases the hardenability of the steel and the resistance to tempering. Manganese and chromium improve the strength properties of steel and especially its hardenability. The addition of vanadium guarantees fine-grained steel and significantly increases its yield strength.

Pro vlastní nitridační proces v doutnavém výboji mají zásadní vliv chróm a vanad.Chromium and vanadium have a major influence on the glow discharge nitriding process itself.

Tyto prvky tvoří spolu s dusíkem nitridy, vyznačující se vysokou tvrdostí s otěruvzdorností. Tvrdost povrchové vrstvy ocele podle vynálezu je v rozáahu 680 až 750 HV.These elements together with nitrogen form nitrides, characterized by high hardness and abrasion resistance. The hardness of the steel surface layer according to the invention ranges from 680 to 750 HV.

Příkladem ocelí podle vynálezu jsou oceli uvedené ve sloupcích A, B a C. Tyto oceli mají kromě železa následující hmotnostní složení v %:Examples of steels according to the invention are the steels listed in columns A, B and C. These steels have, in addition to iron, the following weight composition in%:

A AND B (B) C C uhlík carbon 0,33 % 0.33% 0,36 % 0.36% 0,40 % 0,40% chrom chrome 1,37 % 1,37% 1 ,45 % 1, 45% 1 ,52 % 1, 52% mangan manganese 0,96 % 0,96% 1 ,16 % 1, 16% 1 ,18 % 1, 18% křemík silicon 0,78 % 0.78% 0,82 % 0.82% 0,93 % 0,93% vaned vaned 0,09 % 0.09% 0,10 % 0,10% ‘ 0,11 % ‘0.11% fosfdr fosfdr 0,02 % 0.02% 0,022 « 0,022 « 0,024 % 0.024% síra sulfur 0,015 % 0.015% 0,014 % 0.014% 0,013 % 0.013% Oceli obsažené ve sloupcích A, Steels contained in columns A, B a C mají v B and C have v dále uvedených sloupcích A, B a C následu· the following columns A, B and C below; jící mechanické hodnoty, které platí mechanical values that apply pro výkovky for forgings o hmotnosti do 2 000 kg, zuělechtěné ka- weighing up to 2 000 kg, tempered lením v oleji z kalící teploty 870 ⁰ by dividing an oil quenching from a temperature of 870 ⁰ C a při popugtění na teplotu 620 až 650 °C: C and at a temperature of 620 to 650 ° C: A AND B (B) C C pevnost v fortress tahu MPa 7 58 thrust MPa 7 58 802 802 842 842 mez kluzu yield strength v tahu MPa 562 tensile strength MPa 562 590 590 628 628 tažnost % elongation% 16,8 16.8 16,1 16.1 14,2 14.2 kontrakce contraction % 57,3 % 57.3 55,0 55.0 52,6 52.6 vrubové houževnatost J.cm 89 notch toughness J.cm 89 78 78 72 72 Ocel Steel podle vynálezu je možno použít kromě ozubených kol i pro jiné strojili součásti. According to the invention, other machine parts can be used in addition to the gears.

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION

Claims

Chromium-siliconvenadium steel, especially for gear wheels with surface hardened teeth by ion nitriding, characterized in that it contains, in addition to iron, in amounts of 0.32 to 0.40% carbon, 1.3 to 1.6% chromium, 0.9 to 1% by weight 2% manganese, 0.7 to 1.0% silicon, 0.08 to 0.12% vanadium and traces up to 0.035% phosphorus and traces up to 0.035% sulfur.