RU2082813C1

RU2082813C1 - Structural alloyed steel

Info

Publication number: RU2082813C1
Application number: RU95110852A
Authority: RU
Inventors: Владимир Алексеевич Федчун; Сурен Феликсович Аслибекян; Владимир Константинович Прокофьев; Константин Никитович Сергеев
Original assignee: Владимир Алексеевич Федчун; Сурен Феликсович Аслибекян; Владимир Константинович Прокофьев; Константин Никитович Сергеев
Priority date: 1995-07-11
Filing date: 1995-07-11
Publication date: 1997-06-27
Also published as: RU95110852A

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: steel containing carbon, silicon, chrome, manganese, chemical element promoting the intensification of nitriding process, vanadium and iron has additionally calcium at the following ratio of components, wt.-%: carbon, 0.55-0.65; silicon, 0.80-1.10; chrome, 1.60-1.90; manganese, 0.40-0.70; chemical element promoting the intensification of nitriding process, 0.40-0.80; vanadium, 0.15-0.30; calcium 0.001-0.0025; and iron, the balance. Condition: ratio of silicon content to chemical element promoting the intensification of nitriding process = 1.35-2.0. Copper or germanium is used as chemical element promoting the intensification of nitriding process. EFFECT: enhanced quality of steel. 2 cl, 6 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии, в частности к составам, применяемым при изготовлении ответственных азотируемых деталей, используемых в машиностроении. The invention relates to metallurgy, in particular to compositions used in the manufacture of critical nitrided parts used in mechanical engineering.

Известна сталь, содержащая, мас. Known steel containing, by weight.

Углерод 0,27 0,34
Кремний 0,17 0,37
Марганец 0,30 0,60
Хром 2,30 2,70
Молибден 0,20 0,30
Ванадий 0,06 0,12
Железо Остальное
(сталь марки 30х3МФ ГОСТ 4543-71. Сталь легированная, конструкционная, марки и технические требования).Carbon 0.27 0.34
Silicon 0.17 0.37
Manganese 0.30 0.60
Chrome 2.30 2.70
Molybdenum 0.20 0.30
Vanadium 0.06 0.12
Iron Else
(steel grade 30x3MF GOST 4543-71. Alloy steel, structural steel, grades and technical requirements).

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является конструкционная легированная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, медь в качестве элемента, способствующего интенсификации процесса азотирования, ванадий и железо при следующем соотношении компонентов, мас. The closest in technical essence and the achieved result is structural alloyed steel containing carbon, silicon, manganese, chromium, copper as an element that contributes to the intensification of the nitriding process, vanadium and iron in the following ratio of components, wt.

Углерод 0,35 0,45
Кремний 0,8 1,5
Марганец 0,5 0,8
Хром 1,5 2,2
Медь 0,4 0,8
Ванадий 0,10 0,35
Железо Остальное
при условии, что отношение содержания кремния к содержанию меди составляет 1,5 2,5 (авт.св. СССР N 1675379, кл. С 22 С 38/24, 1989).Carbon 0.35 0.45
Silicon 0.8 1.5
Manganese 0.5 0.8
Chrome 1.5 2.2
Copper 0.4 0.8
Vanadium 0.10 0.35
Iron Else
provided that the ratio of silicon to copper is 1.5 2.5 (ed. St. USSR N 1675379, class C 22 C 38/24, 1989).

Недостатком указанной конструкционной легированной стали является то, что при наличии высокой прочности и твердости в ней отсутствует пластичность по всему сечению изделия, изготовленного из этой стали, как после традиционных методов упрочнения (закалка, отпуск), так и после низкотемпературного азотирования, а также возникает опасность появления склонности к отпускной хрупкости, характерной для применяемых в настоящее время азотируемых сталей. Все вышеуказанные обстоятельства усложняет металлообработку изделий из этой стали на металлорежущих станках. The disadvantage of this structural alloyed steel is that in the presence of high strength and hardness there is no ductility over the entire cross section of the product made of this steel, both after traditional methods of hardening (hardening, tempering), and after low-temperature nitriding, and there is also a danger the appearance of a tendency to temper brittleness characteristic of currently used nitrided steels. All of the above circumstances complicates the metalworking of products from this steel on metal-cutting machines.

В основу изобретения поставлена задача обеспечения высоких физико-механических свойств стали с сочетанием высокой пластичности по всему сечению изделия, изготовленного из нее, как после традиционных методов упрочнения (закалка, отпуск) так и после низкотемпературного азотирования (470 520^oC) с минимальной склонностью к отпускной хрупкости, а также улучшения обрабатываемости изделий из стали на металлорежущих станках.The basis of the invention is the task of ensuring high physical and mechanical properties of steel with a combination of high ductility over the entire cross section of the product made from it, both after traditional methods of hardening (hardening, tempering) and after low-temperature nitriding (470 520 ^o C) with a minimum tendency to temper brittleness, as well as improving the machinability of steel products on metal cutting machines.

Сущность изобретения состоит в том, что в конструкционную легированную сталь, содержащую углерод, кремний, хром, марганец, химический элемент, способствующий интенсификации процесса азотирования, ванадий и железо, дополнительно введен кальций при следующем соотношении компонентов, мас. The invention consists in the fact that in structural alloyed steel containing carbon, silicon, chromium, manganese, a chemical element that contributes to the intensification of the nitriding process, vanadium and iron, calcium is additionally introduced in the following ratio of components, wt.

Углерод 0,55 0,65
Кремний 0,80 1,10
Хром 1,60 1,90
Марганец 0,40 0,70
Кальций 0,001 0,0025
Химический элемент, способствующий интенсификации процесса азотирования
0,40 0,80
Ванадий 0,15 0,30
Железо Остальное
при условии, что отношение содержания кремния к содержанию химического элемента, способствующего интенсификации процесса азотирования составляет 1,35 2,0.Carbon 0.55 0.65
Silicon 0.80 1.10
Chrome 1.60 1.90
Manganese 0.40 0.70
Calcium 0.001 0.0025
A chemical element that enhances the nitriding process
0.40 0.80
Vanadium 0.15 0.30
Iron Else
provided that the ratio of the silicon content to the content of the chemical element contributing to the intensification of the nitriding process is 1.35 2.0.

Кроме того, в качестве химического элемента, способствующего интенсификации процесса азотирования, используют медь или германий. In addition, copper or germanium is used as a chemical element contributing to the intensification of the nitriding process.

Представленная выше совокупность существенных признаков направлена на достижение технического результата и находится в причинно-следственной связи с ним, так как позволяет:
обеспечить высокие прочностные и твердостные свойства стали с высокой пластичностью по всему сечению изделия, изготовленного из нее, за счет указанного химического состава стали;
обеспечить минимальную склонность к отпускной хрупкости, характерной для применяемых в настоящее время азотируемых сталей;
упростить режимы обработки на металлорежущих станках изделий, изготовленных из этой стали, за счет введения в ее состав химического элемента, способствующего интенсификации процесса азотирования (медь или германий), обеспечивающего высокую пластичность по всему сечению изделия, и кальция, разупрочняющего частично поверхностный слой, удаляемый при металлообработке.The above set of essential features is aimed at achieving a technical result and is in a causal relationship with it, as it allows:
provide high strength and hardness properties of steel with high ductility over the entire cross section of the product made from it, due to the specified chemical composition of the steel;
to provide a minimal tendency to temper brittleness characteristic of currently used nitrided steels;
to simplify the processing modes on metal-cutting machines of products made of this steel by introducing a chemical element into its composition, which contributes to the intensification of the nitriding process (copper or germanium), which provides high ductility over the entire cross section of the product, and calcium, softening partially the surface layer that is removed when metalworking.

Кроме того, изобретение является промышленно применимым, так как может быть использовано во многих отраслях народного хозяйства для изготовления ответственных деталей и узлов, используемых в машиностроении. In addition, the invention is industrially applicable, as it can be used in many sectors of the economy for the manufacture of critical parts and assemblies used in mechanical engineering.

Для изготовления опытной партии конструкционной стали используют индукционную печь. Из опытной партии стали выполняют заготовки в виде прутков, которые затем подвергают закалке при температуре от 860^oC с выдержкой 20 мин в масле и отпуску при 180^oC, 500^oC и 650^oC с выдержкой в течение 3 ч и охлаждением на воздухе.For the manufacture of a pilot batch of structural steel using an induction furnace. From the experimental batch of steel, bars are made in the form of rods, which are then hardened at a temperature of 860 ^° C with an exposure of 20 minutes in oil and tempered at 180 ^° C, 500 ^° C and 650 ^° C with an exposure of 3 hours and cooling in air .

Определяют стандартные механические свойства: временное сопротивление разрыву σ_B предел текучести σ_0,2 относительное удлинение δ относительное сужение, ударную вязкость KCV⁺²⁰ и твердость по Бринелю поверхностного слоя H_в.Standard mechanical properties are determined: temporary tensile strength σ _B yield strength σ _0.2 elongation δ relative narrowing, impact strength KCV ⁺²⁰ and Brinell hardness of the surface layer H _in .

После термоулучшения и азотирования при 500^o в течение 48 ч определяют эксплуатационные свойства: поверхностную твердость, износостойкость, предел усталостной прочности, предел контактной выносливости, а также толщину азотированного слоя.After thermal hardening and nitriding at 500 ^o for 48 h, the operational properties are determined: surface hardness, wear resistance, fatigue strength, contact endurance, and the thickness of the nitrided layer.

В табл. 1 приведен состав сталей с использованием меди в качестве химического элемента, способствующего интенсификации процесса азотирования. In the table. 1 shows the composition of steels using copper as a chemical element that contributes to the intensification of the nitriding process.

В табл. 2 механические свойства сталей, приведенных в табл. 1, определенные на термически обработанных образцах. In the table. 2 mechanical properties of steels given in table. 1, determined on heat treated samples.

В табл. 3 эксплуатационные свойства сталей, приведенных в табл. 1. In the table. 3 operational properties of the steels given in table. one.

В табл. 4 состав сталей с использованием германия в качестве химического элемента, способствующего интенсификации процесса азотирования. In the table. 4 composition of steels using germanium as a chemical element that contributes to the intensification of the nitriding process.

В табл. 5 механические свойства сталей, приведенных в табл. 4, определенные на термически обработанных образцах. In the table. 5 mechanical properties of steels given in table. 4, determined on heat treated samples.

В табл. 6 эксплуатационные свойства сталей, приведенных в табл. 4. In the table. 6 operational properties of the steels given in table. 4.

Claims

1. Structural alloyed steel containing carbon, silicon, chromium, manganese, a chemical element that promotes the intensification of the nitriding process, vanadium and iron, characterized in that it additionally contains calcium in the following ratio of components, wt.

Carbon 0.55 0.65
Silicon 0.80 1.10
Chrome 1.60 1.90
Manganese 0.40 0.70
A chemical element that enhances the nitriding process
0.40 0.80
Vanadium 0.15 0.30
Calcium 0.001 0.0025
Iron Else
provided that the ratio of the silicon content to the content of the chemical element contributing to the intensification of the nitriding process is 1.35 2.0.

2. Steel according to claim 1, characterized in that copper or germanium is used as the chemical element contributing to the intensification of the nitriding process.